基于新型Nd∶Gd0.1Y0.9AlO3晶体的540 nm倍频绿光激光器

陈邱笛; 郑为比; 张沛雄; 李真; 陈振强

doi:10.37188/CJL.20230089

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基于新型Nd∶Gd_0.1Y_0.9AlO₃晶体的540 nm倍频绿光激光器

器件制备及器件物理 | 更新时间：2023-09-06

- 基于新型Nd∶Gd_0.1Y_0.9AlO₃晶体的540 nm倍频绿光激光器
  增强出版
- 540 nm Frequency-doubled Green Laser Realized by A Novel Nd∶Gd_0.1Y_0.9AlO₃ Crystal
- 发光学报 2023年44卷第8期页码：1463-1470
- 作者机构：
  
  1.广东省晶体与激光技术工程研究中心，广东广州　510632
  2.广东省光纤传感与通信重点实验室，广东广州　510632
  3.暨南大学光电工程系，广东广州　510632
- 作者简介：
  
  [ "陈邱笛（2001-），男，江苏如东人，硕士研究生， 2022年于暨南大学获得学士学位，主要从事激光与光电功能晶体材料的研究。E-mail： Cqd596918045@163.com" ]
  [ "张沛雄（1987-），男，广东潮州人，博士，教授，2016年于中国科学院上海光学精密机械研究所获得博士学位，主要从事激光与光电功能晶体材料的研究。pxzhang@jnu.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51972149;61935010;51872307;51702124;62175091);广东省重点领域研究发展计划(2020B0090922006)
- DOI：10.37188/CJL.20230089
  中图分类号： TN248.1
- 收稿日期：2023-04-13，
  
  修回日期：2022-05-06，
  
  纸质出版日期：2023-08-05
- 稿件说明：
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陈邱笛,郑为比,张沛雄等.基于新型Nd∶Gd_0.1Y_0.9AlO₃晶体的540 nm倍频绿光激光器[J].发光学报,2023,44(08):1463-1470.

CHEN Qiudi,ZHENG Weibi,ZHANG Peixiong,et al.540 nm Frequency-doubled Green Laser Realized by A Novel Nd∶Gd_0.1Y_0.9AlO₃ Crystal[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(08):1463-1470.
陈邱笛,郑为比,张沛雄等.基于新型Nd∶Gd_0.1Y_0.9AlO₃晶体的540 nm倍频绿光激光器[J].发光学报,2023,44(08):1463-1470. DOI： 10.37188/CJL.20230089.

CHEN Qiudi,ZHENG Weibi,ZHANG Peixiong,et al.540 nm Frequency-doubled Green Laser Realized by A Novel Nd∶Gd_0.1Y_0.9AlO₃ Crystal[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(08):1463-1470. DOI： 10.37188/CJL.20230089.

摘要

本工作首次在新型Nd∶Gd

0.1

0.9

AlO

（Nd∶GYAP）晶体上实现了540 nm倍频绿光激光器。Nd∶GYAP晶体产生在1 μm波段的基频激光中心波长为1 079.4 nm，在此基础上利用LBO晶体产生的倍频绿色激光的中心波长为539.4 nm，阈值为46 mW，最大输出功率为65 mW。这一激光系统产生的约为540 nm的绿色激光相较于传统Nd离子掺杂的晶体1 064 nm激光倍频而来的532 nm绿色激光，可以有效地避开Nd

位于530 nm附近的吸收峰。因此，具有更长波长、发射峰位于约540 nm处的绿色激光器可以使激光输出更有效，并扩展绿色激光器的应用。

Abstract

The 540 nm frequency-doubled green laser was first realized on a novel Nd∶Gd

0.1

0.9

AlO

（Nd∶GYAP） crystal. The fundamental-frequency wavelength that was generated by Nd∶GYAP crystal centered at 1 079.4 nm， and the frequency-doubled green laser was centered at 539.4 nm with a threshold of 46 mW and a maximum output power of 65 mW. An LBO was selected as the frequency-doubling crystal. The ~540 nm green laser can avoid the absorption peak of Nd

at near 530 nm. The green laser with longer wavelengths at approximately 540 nm can make the output more efficient， and expand the application of the green laser.

关键词

Keywords

references

HE C J ， YU H J ， ZHANG J Y ， et al . High efficiency single-pass SHG of low power CWML and QML laser in an MgO∶PPLN ［J］. Opt. Laser Technol. ， 2018 ， 106 ： 197 - 201 . doi: 10.1016/j.optlastec.2018.03.027 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2018.03.027

张雨彤，朱梦淇，王彪，等 . 碳酸钙镁石家族非线性光学晶体研究进展［J］. 人工晶体学报， 2022 ， 51 （ S1 ）： 1608 - 1625 .

ZHANG Y T ， ZHU M Q ， WANG B ， et al . Research progress of huntite family nonlinear optical crystals ［J］. J. Synth. Cryst. ， 2022 ， 51 （ S1 ）： 1608 - 1625 . （in Chinese）

ZHAO J ， MEI D J ， WANG W K ， et al . Recent advances in nonlinear optical rare earth structures ［J］. J. Rare Earths ， 2021 ， 39 （ 12 ）： 1455 - 1466 . doi: 10.1016/j.jre.2021.07.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.jre.2021.07.005

ZHANG B ， XU C Q . Compact， and efficient continues wave intra-cavity frequency doubling Nd∶YVO 4 /MgO∶PPLN 542/543 nm green lasers ［J］. Opt. Laser Technol. ， 2020 ， 122 ： 105885-1 - 4 . doi: 10.1016/j.optlastec.2019.105885 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.105885

CHEN Y F ， PAN Y Y ， LIU Y C ， et al . Efficient high-power continuous-wave lasers at green-lime-yellow wavelengths by using a Nd∶YVO 4 self-Raman crystal ［J］. Opt. Express ， 2019 ， 27 （ 3 ）： 2029 - 2035 . doi: 10.1364/oe.27.002029 http://dx.doi.org/10.1364/oe.27.002029

LORENZ S ， BEYER J ， FUCHS M ， et al . The potential of reflectance and laser induced luminescence spectroscopy for near-field rare earth element detection in mineral exploration ［J］. Remote Sens. ， 2019 ， 11 （ 1 ）： 21-1-12 . doi: 10.3390/rs11010021 http://dx.doi.org/10.3390/rs11010021

MUHAMMAD N ， WHITEHEAD D ， BOOR A ， et al . Comparison of dry and wet fibre laser profile cutting of thin 316L stainless steel tubes for medical device applications ［J］. J. Mater. Process. Technol. ， 2010 ， 210 （ 15 ）： 2261 - 2267 . doi: 10.1016/j.jmatprotec.2010.08.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.08.015

SHA Y C ， JIA Z C ， LI Z W ， et al . Dislocation analysis of germanium wafers under 1 080 nm laser ablation ［J］. Appl. Opt. ， 2020 ， 59 （ 23 ）： 6803 - 6808 . doi: 10.1364/ao.387936 http://dx.doi.org/10.1364/ao.387936

LAPOTKO D ， KUCHINSKY G ， ANTONISHINA E ， et al . Laser viability method for red blood cell-state monitoring ［C］. Proceedings of the SPIE 2628， Optical and Imaging Techniques for Biomonitoring ， Barcelona ， 1996 ： 340 - 348 . doi: 10.1117/12.230002 http://dx.doi.org/10.1117/12.230002

HUANG C H ， ZHANG G ， WEI Y ， et al . A compact and efficient four-wavelength Q -switched Nd∶YAP laser ［J］. Laser Phys. ， 2010 ， 20 （ 4 ）： 745 - 749 . doi: 10.1134/s1054660x1007011x http://dx.doi.org/10.1134/s1054660x1007011x

“中国晶体珍宝”——LBO晶体［J］. 人工晶体学报， 2022 ， 51 （ 8 ）： 1512 . doi: 10.1088/0256-307x/39/8/080501 http://dx.doi.org/10.1088/0256-307x/39/8/080501

“ Treasure of Chinese crystal”：LBO crystal ［J］. J. Artif. Cryst. ， 2022 ， 51 （ 8 ）： 1512 . （in Chinese） . doi: 10.1088/0256-307x/39/8/080501 http://dx.doi.org/10.1088/0256-307x/39/8/080501

SHANG L J ， CAO Z Z ， XU H ， et al . An intracavity frequency doubled Nd∶YVO 4 red 671 nm laser based on LBO crystal ［J］. Optics ， 2019 ， 8 （ 2 ）： 7 - 10 .

ZHANG T ， ZHENG W X ， FENG K ， et al . Towards power scaling of simple CW ultraviolet via Pr∶LiYF 4 -LBO laser at 320 nm ［J］. IEEE Photonics Technol. Lett. ， 2022 ， 34 （ 2 ）： 129 - 132 . doi: 10.1109/lpt.2022.3142012 http://dx.doi.org/10.1109/lpt.2022.3142012

GALLETTI M ， OLIVEIRA P ， GALIMBERTI M ， et al . Ultra-broadband all-OPCPA petawatt facility fully based on LBO ［J］. High Power Laser Sci. Eng. ， 2020 ， 8 ： e31 - 1 - 16 . doi: 10.1017/hpl.2020.31 http://dx.doi.org/10.1017/hpl.2020.31

ZOU J Y ， ZHOU L B ， ZHENG W X ， et al . An in-band diode-end-pumped high-power and high-efficiency ultrashort pulse Nd∶ YVO 4 bulk laser mode-locked by a frequency doubling LBO crystal ［J］. Infrared Phys. Technol. ， 2021 ， 116 ： 103759-1 - 5 . doi: 10.1016/j.infrared.2021.103759 http://dx.doi.org/10.1016/j.infrared.2021.103759

SONG J J ， MENG X H ， WANG Z H ， et al . Generation of femtosecond laser pulse at 1.43 GHz from an optical parametric oscillator based on LBO crystal ［J］. Chin. Phys. Lett. ， 2019 ， 36 （ 12 ）： 124206-1-4 . doi: 10.1088/0256-307x/36/12/124206 http://dx.doi.org/10.1088/0256-307x/36/12/124206

范锦涛，胡明列，顾澄琳，等 . 基于LBO的高功率飞秒绿光抽运的光学参量振荡器［J］. 中国激光， 2014 ， 41 （ 9 ）： 0902009-1-4 . doi: 10.3788/cjl201441.0902009 http://dx.doi.org/10.3788/cjl201441.0902009

FAN J T ， HU M L ， GU C L ， et al . High power femtosecond green-pumped optical parametric oscillator based on lithium triborate ［J］. Chin. J. Lasers ， 2014 ， 41 （ 9 ）： 0902009-1-4 . （in Chinese） . doi: 10.3788/cjl201441.0902009 http://dx.doi.org/10.3788/cjl201441.0902009

LI X D ， ZHOU Y P ， XU H B ， et al . High-stability， high-pulse-energy MOPA laser system based on composite Nd∶YAG crystal with multiple doping concentrations ［J］. Opt. Laser Technol. ， 2022 ， 152 ： 108080-1 - 5 . doi: 10.1016/j.optlastec.2022.108080 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108080

MEIER T ， WILLKE B ， DANZMANN K . Continuous-wave single-frequency 532 nm laser source emitting 130 W into the fundamental transversal mode ［J］. Opt. Lett. ， 2010 ， 35 （ 22 ）： 3742 - 3744 . doi: 10.1364/ol.35.003742 http://dx.doi.org/10.1364/ol.35.003742

GUO Y R ， SU J ， LU H D . Optimization of the nonlinear crystal length for high-power single-frequency intracavity frequency-doubling lasers ［J］. Appl. Opt. ， 2022 ， 61 （ 26 ）： 7565 - 7570 . doi: 10.1364/ao.470487 http://dx.doi.org/10.1364/ao.470487

付鑫鹏，付喜宏，姚聪，等 . 基于超薄层MoS 2 可饱和吸收体的被动调 Q 固体Nd∶YAG激光器［J］. 发光学报， 2021 ， 42 （ 5 ）： 668 - 673 . doi: 10.37188/CJL.20210030 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210030

FU X P ， FU X H ， YAO C ， et al . Passive Q -switched solid-state Nd∶YAG laser based on ultrathin MoS 2 saturable absorber ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2021 ， 42 （ 5 ）： 668 - 673 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJL.20210030 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210030

张恒利，徐浏，毛叶飞，等 . 880 nm LD端面泵浦Nd∶YVO 4 板条激光实验研究［J］. 量子电子学报， 2014 ， 31 （ 1 ）： 117 .

ZHANG H L ， XU L ， MAO Y F ， et al . 880 nm LD end-pumped Nd∶YVO 4 experimental research on flat noodles laser ［J］. J. Quantum Electron. ， 2014 ， 31 （ 1 ）： 117 . （in Chinese）

BENSAID B ， RAYMOND F ， LEROUX M ， et al . Influence of luminescence self‐absorption on photoluminescence decay in GaAs ［J］. J. Appl. Phys. ， 1989 ， 66 （ 11 ）： 5542 - 5548 . doi: 10.1063/1.343658 http://dx.doi.org/10.1063/1.343658

WANG W ， SUN L X ， ZHANG P ， et al . Reducing self-absorption effect by double-pulse combination in laser-induced breakdown spectroscopy ［J］. Microchem. J. ， 2022 ， 172 ： 106964 . doi: 10.1016/j.microc.2021.106964 http://dx.doi.org/10.1016/j.microc.2021.106964

LI D ， LIU Q ， ZHANG P X ， et al . Crystal growth， optical properties and laser performance of new mixed Nd 3+ doped Gd 0.1 Y 0.9 AlO 3 crystal ［J］. J. Alloys Compd. ， 2019 ， 789 ： 664 - 669 . doi: 10.1016/j.jallcom.2019.03.116 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.03.116

丁言国，叶崇志 . YAlO 3 ∶Ce晶体的生长及性能研究［J］. 人工晶体学报， 2022 ， 51 （ 6 ）： 965 - 972 .

DING Y G ， YE C Z . Growth and properties of YAlO 3 ∶Ce crystal ［J］. J. Synth. Cryst. ， 2022 ， 51 （ 6 ）： 965 - 972 . （in Chinese）

ZHANG P X ， WANG R ， HUANG X B ， et al . Sensitization and deactivation effects to Er 3+ at ∼2.7 μm mid-infrared emission by Nd 3+ ions in Gd 0.1 Y 0.9 AlO 3 crystal ［J］. J. Alloys Compd. ， 2018 ， 750 ： 147 - 152 . doi: 10.1016/j.jallcom.2018.03.391 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.03.391

WANG Y H ， CHEN X G ， ZHANG P X ， et al . Growth， spectroscopic features and efficient 2 μm continuous-wave laser output of a Tm 3+ ∶Gd 0.1 Y 0.9 AlO 3 disordered crystal ［J］. Opt. Laser Technol. ， 2020 ， 131 ： 106421-1 - 6 . doi: 10.1016/j.optlastec.2020.106421 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2020.106421

谭慧瑜，张沛雄，牛晓晨，等 . 可见光激光晶体Sm 3+ ∶CaDyAlO 4 的光学性能［J］. 发光学报， 2022 ， 43 （ 11 ）： 1741 - 1749 . doi: 10.37188/cjl.20220164 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20220164

TAN H Y ， ZHANG P X ， NIU X C ， et al . Optical properties of visible laser crystal Sm 3+ ∶CaDyAlO 4 ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2022 ， 43 （ 11 ）： 1741 - 1749 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjl.20220164 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20220164

XIA W S ， ZHAO X B ， YUE L ， et al . Microstructural evolution and creep mechanisms in Ni-based single crystal superalloys： a review ［J］. J. Alloys Compd. ， 2020 ， 819 ： 152954-1 - 17 . doi: 10.1016/j.jallcom.2019.152954 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152954

CHEN Q D ， CHEN Y ， ZHANG P X ， et al . Crystal growth， spectra properties， and 2-μm laser performance of a novel “mixed” Tm 3+ -doped CaY 0.65 Gd 0.35 AlO 4 crystal ［J］. J. Alloys Compd. ， 2022 ， 928 ： 167174 . doi: 10.1016/j.jallcom.2022.167174 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167174

WU G D ， YIN X Q ， FAN M D ， et al . Nd-doped structurally disordered YSr 3 （PO 4 ） 3 single crystal： growth and laser performances ［J］. J. Rare Earths ， 2021 ， 39 （ 12 ）： 1540 - 1546 . doi: 10.1016/j.jre.2021.05.019 http://dx.doi.org/10.1016/j.jre.2021.05.019

于浩海，潘忠奔，张怀金，等 . 无序激光晶体及其超快激光研究进展［J］. 人工晶体学报， 2021 ， 50 （ 4 ）： 648 - 668 . doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2021.04.009 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1000-985X.2021.04.009

YU H H ， PAN Z B ， ZHANG H J ， et al . Development of disordered laser crystals and their ultrafast lasers ［J］. J. Synth. Cryst. ， 2021 ， 50 （ 4 ）： 648 - 668 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2021.04.009 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1000-985X.2021.04.009

宋振，刘泉林 . 正多面体中的晶体场劈裂［J］. 发光学报， 2022 ， 43 （ 9 ）： 1428 - 1435 . doi: 10.37188/CJL.20220190 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20220190

SONG Z ， LIU Q L . Crystal-field splitting in regular polyhedron ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2022 ， 43 （ 9 ）： 1428 - 1435 . （in English） . doi: 10.37188/CJL.20220190 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20220190

ZHOU H Q ， ZHU S Q ， LI Z ， et al . Investigation on 1.0 and 1.3 µm laser performance of Nd 3+ ∶GYAP crystal ［J］. Opt. Laser Technol. ， 2019 ， 119 ： 105601-1 - 5 . doi: 10.1016/j.optlastec.2019.105601 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.105601

WANG Y H ， CHEN Q D ， ZHANG P X ， et al . Fabrication of Sb 2 O 3 by an improved chemical reaction assisted vertical micro sublimation method and its saturable absorber performance ［J］. Opt. Mater. Express ， 2022 ， 12 （ 4 ）： 1337 - 1346 . doi: 10.1364/ome.442732 http://dx.doi.org/10.1364/ome.442732

HONG H ， CHEN Q D ， WANG Y H ， et al . An effective 2D saturable absorber In 2 O 3 to realize passively Q -switched laser output ［J］. Opt. Laser Technol. ， 2022 ， 155 ： 108375 . doi: 10.1016/j.optlastec.2022.108375 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108375

BAI J T ， CHEN G F . Continuous-wave diode-laser end-pumped Nd∶YVO 4 /KTP high-power solid-state green laser ［J］. Opt. Laser Technol. ， 2002 ， 34 （ 4 ）： 333 - 336 . doi: 10.1016/s0030-3992(02)00024-5 http://dx.doi.org/10.1016/s0030-3992(02)00024-5

ZHUANG F J ， ZHENG Y Q ， HUANG C H ， et al . Efficient and compact intracavity-frequency-doubled YVO 4 /Nd∶YVO 4 /KTP laser through analysis of the interaction length ［J］. Opt. Commun. ， 2010 ， 283 （ 17 ）： 3324 - 3327 . doi: 10.1016/j.optcom.2010.04.061 http://dx.doi.org/10.1016/j.optcom.2010.04.061

PAVEL N ， SAIKAWA J ， TAIRA T . Diode end-pumped passively Q -switched Nd∶YAG laser intra-cavity frequency doubled by LBO crystal ［J］. Opt. Commun. ， 2001 ， 195 （ 1-4 ）： 233 - 240 . doi: 10.1016/s0030-4018(01)01307-4 http://dx.doi.org/10.1016/s0030-4018(01)01307-4

谭慧瑜，汪瑞，张沛雄，等 . 钆镱共掺杂铝酸钇晶体的生长及性能研究［J］. 人工晶体学报， 2021 ， 50 （ 11 ）： 2013 - 2018 . doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2021.11.002 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1000-985X.2021.11.002

TAN H Y ， WANG R ， ZHANG P X ， et al . Growth and properties of Gd 3+ /Yb 3+ co-doped yttrium aluminate crystals ［J］. J. Synth. Cryst. ， 2021 ， 50 （ 11 ）： 2013 - 2018 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2021.11.002 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1000-985X.2021.11.002

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