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

基于新型Nd: Gd 0.1 Y 0.9 AlO 3 晶体的540 nm倍频绿光激光器 The 540 nm Frequency-doubled Green Laser Realized by a Novel Nd: Gd 0.1 Y 0.9 AlO 3 Crystal 1 2 3 first-author 陈邱笛（2001－），男，江苏如东人，硕士研究生，2022年起于暨南大学光电工程系攻读硕士研究生，主要从事激光与光电功能晶体材料的研究。E-mail： Cqd596918045@163.com http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43358124&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43358126&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43358125&type= 18.91120148 28.38003540 陈邱笛 （2001－），男，江苏如东人，硕士研究生，2022年起于暨南大学光电工程系攻读硕士研究生，主要从事激光与光电功能晶体材料的研究。E-mail： Cqd596918045@163.com Cqd596918045@163.com 1 2 3 1 2 3 corresp E-mail： pxzhang@jnu.edu.cn E-mail： pxzhang@jnu.edu.cn 张沛雄(1987－)，男，广东-潮州人，博士，教授，2016年毕业于中国科学院上海光学精密机械研究所，主要从事激光与光电功能晶体材料的研究。 E-mail: pxzhang@jnu.edu.cn http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43358127&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43358129&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43358128&type= 18.75704956 22.68634033 张沛雄 (1987－)，男，广东-潮州人，博士，教授，2016年毕业于中国科学院上海光学精密机械研究所，主要从事激光与光电功能晶体材料的研究。 E-mail: pxzhang@jnu.edu.cn pxzhang@jnu.edu.cn 1 2 3 1 2 3 广东省晶体与激光技术工程研究中心， 广州　510632 广东省晶体与激光技术工程研究中心， 广州　510632 Guangdong Provincial Engineering Research Center of Crystal and Laser Technology， Guangzhou 510632， China Guangdong Provincial Engineering Research Center of Crystal and Laser Technology， Guangzhou 510632， China 广东省光纤传感与通信重点实验室， 广州　510632 广东省光纤传感与通信重点实验室， 广州　510632 Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications， Guangzhou 510632， China Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications， Guangzhou 510632， China 暨南大学光电工程系， 广州　510632 暨南大学光电工程系， 广州　510632 Department of Optoelectronic Engineering， Jinan University， Guangzhou 510632， China Department of Optoelectronic Engineering， Jinan University， Guangzhou 510632， China 本工作首次在新型Nd： Gd 0.1 Y 0.9 AlO 3 （Nd： GYAP）晶体上实现了540 nm倍频绿光激光器。Nd： GYAP晶体产生的在1 μm波段的基频激光中心波长为1079.4 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1064 nm激光倍频而来的532nm绿色激光，可以有效地避开Nd 3+ 位于530 nm附近的吸收峰。因此，具有更长波长的、发射峰位于约540 nm处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。 The 540 nm frequency-doubled green laser was first realized on a novel Nd： Gd 0.1 Y 0.9 AlO 3 （Nd： GYAP） crystal. The fundamental-frequency wavelength that was generated by Nd： GYAP crystal centered at 1079.4 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 65mW. An LBO was selected as the frequency-doubling crystal. The ~540 nm green laser can avoid the absorption peak of Nd 3+ 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. LBO Nd： GYAP 倍频 540 nm激光 绿色激光器 LBO Nd： GYAP Frequency doubling 540 nm laser Green laser 1　引　　言 1 激光二极管（LD）泵浦的固态激光器可以通过腔内二次谐波（SHG）倍频的方式将红外波段激光转换为可见光波段激光 [ 1 1 - 3 3 1-3 ] 。以这种方式生产的固态绿色激光源高效且紧凑，这使其广泛应用于各个领域，在过去一段时间内得到了快速发展 [ 4 4 - 5 5 4-5 ] 。1080 nm左右的激光在地球探测、医疗和科学研究等领域具有重要意义 [ 6 6 - 8 8 6-8 ] 。通过进一步SHG倍频，可以获得540 nm左右的绿色激光，在血液检测和医疗美容等应用中具有重要应用 [ 9 9 - 10 10 9-10 ] 。 众所周知，由Nd离子掺杂的激光晶体可以发射波长为~1.06 μm基频激光，通过SHG倍频可即以获得波长为~532 nm的绿色激光。在这一过程中，LiB 3 O 5 （LBO）作为一种常见的倍频晶体，可以在强激光的作用下利用其二次非线性效应将长波长激光的频率加倍，并输出短波长激光 [ 11 11 - 13 13 11-13 ] 。LBO可以有效地将Nd离子激光系统的频率提高一倍或三倍，还可以应用于光学参数啁啾放大、高功率和短脉冲激光输出等领域 [ 14 14 - 17 17 14-17 ] 。因此，LBO是实现绿色激光输出的重要倍频晶体。在已有的研究中，Xudong Li等人使用高脉冲能量电光调Q MOPA激光系统，利用Nd: YAG激光器进行倍频，在532 nm处获得脉冲能量为13.2 mJ、脉宽为6.4 ns的激光脉冲 [ 18 18 ] 。Tobias Meier等人通过Nd:YAG激光器的倍频实现了134 W高功率532 nm连续激光输出 [ 19 19 ] 。Yongrui Guo等人报道了一种基于Nd: YVO 4 晶体，在确保激光器在532nm处单纵模（SLM）工作的条件下，最大化倍频激光器的输出功率的方法 [ 20 20 ] 。然而，不难发现，由于通常使用商用Nd: YAG或Nd: YVO 4 晶体作为基频激光器的增益介质，倍频绿色激光器的波长由于Nd:YAG和Nd:YVO 4 在1064nm的输出波长而被限制在532 nm [ 21 21 - 22 22 21-22 ] 。然而，532 nm处的激光位于Nd 3+ 离子约为530 nm的吸收峰附近，这严重影响激光输出效率，导致大大限制了其应用范围 [ 23 23 - 24 24 23-24 ] 。因此，开发新的激光晶体对于实现波长约540 nm的绿色激光具有重要意义。 Nd: Gd 0.1 Y 0.9 AlO 3 (Nd: GYAP)是一种新型激光晶体，其特性与YAP晶体相似 [ 25 25 - 26 26 25-26 ] 。这种晶体可以用提拉法（Czochralski (Cz) method）生长，具有优良的物理和化学特性。GYAP晶体具有500-600 cm -1 范围内的低声子能量，因此可以减少多光子去激发过程，并提高量子发光效率 [ 27 27 - 29 29 27-29 ] 。同时GYAP晶体实现了Y 3+ 离子和Gd 3+ 离子的共同掺杂，这可以有效地提高晶体分离系数和晶体生长质量，因为掺杂的Gd 3+ 离子（0.938 Å）和激活离子Nd 3+ 离子（0.995 Å）的半径相似 [ 30 30 ] ，从而导致发射截面减小和荧光寿命的增加 [ 31 31 - 34 34 31-34 ] 。由于这些原因，Nd: GYAP晶体是理想的1 μm波段激光材料。在先前的研究中，已经利用Nd: GYAP晶体实现了在~1 μm波段超过8 W的连续波（CW）激光输出 [ 35 35 ] 。通过在激光腔中插入可饱和吸收体，本课题组也已经成功搭建了调Q激光器 [ 36 36 - 37 37 36-37 ] 。在这些研究中，Nd: GYAP晶体显示了其优异的激光性能。值得注意的是，这些研究中Nd: GYAP晶体的发射光谱位于1080 nm附近 [ 25 25 , 35 35 - 37 37 35-37 ] 。因此，在1080 nm处的基频激光器的SHG倍频激光器的发射波长将位于大约540 nm处，从而可以有效地避免Nd 3+ 离子自吸收的影响。 本工作首次在新型Nd: GYAP晶体上实现了540 nm倍频绿光激光器。以Nd: GYAP晶体为增益介质，LBO为倍频晶体，建立了一种线性腔内倍频激光器，成功地实现了65 mW的绿光输出。主峰在1079 nm的激光被成功地倍频到539.4 nm。与Nd: GYAP激光晶体的吸收光谱和发射光谱相比，可以发现该波长的输出激光成功避开了Nd: GYAP晶体在528 nm处的吸收峰。除此之外，本工作还研究了基频激光和倍频激光的偏振特性。如 表1 表1 所示，与传统532 nm倍频激光器相比，本工作中的Nd: GYAP晶体倍频产生的绿色激光尽管输出功率较低，但却拥有少见的540 nm输出波长和更低的激光阈值。更低的阈值可能正是由于540 nm的发射峰避免了Nd 3+ 离子的自吸收使得吸收效率得到提升。这一结果表明，新型Nd: GYAP晶体可以有效地实现约540 nm的绿色倍频激光输出。这也为避免Nd 3+ 离子的自吸收提供了有效的途径，从而扩大绿色激光器的应用范围。 激光晶体 倍频晶体 激光阈值（W） 输出功率（W） 中心波长（nm） Ref. Nd： YVO 4 KTP ～2.5 5.6 532 ［ 38 38 ］ Nd： YVO 4 GTR-KTP ～5 7.2 532 ［ 39 39 ］ Nd： YAG LBO 1.5 3.2 532 ［ 40 40 ］ Nd： GYAP LBO 0.046 0.065 540 This work 2　实　　验 1 2.1　Nd： GYAP光谱特性测试 2 Nd: GYAP是通过提拉法（Cz）生长并按Pnma空间群定向后沿b轴切割的。晶体的吸收光谱和荧光光谱分别通过UV–VIS-NIR光谱仪（Perkin Elmer，Lambda 900）和分光光度计（Edinburgh Instruments，FLS920）测量。同时，本工作对其发射与吸收截面进行了计算。 2.2　激光实验装置搭建 2 将Nd: GYAP晶体沿 b 轴加工成4×4×5 mm 3 的尺寸，以产生约1 μm的基频激光， 图1 图1 插图为激光样品照片。为了实现绿色激光输出，设计了一个直腔来实现~1 μm激光器的倍频操作，如 图1 图1 所示。该装置的泵浦源是一种连续波（CW）工作的光纤耦合激光二极管（LD），发射波长为808 nm，纤心直径为400 μm，数值孔径（N.A.）为0.22。泵浦光束通过1:1耦合透镜系统聚焦在Nd: GYAP晶体的端面，以激发晶体发射~1 μm的基频激光。输入镜M1曲率半径为200 mm，在808 nm处高透（R < 0.2%），在1080 nm处高反（R > 99.8%）。位于腔内的平面镜M2在1080 nm处高透（T > 99.5%）以使基频光通过，在540 nm处具有高反涂层（R > 99.5%），使绿光集中输出，从而提高输出绿色激光器的效率。输出耦合镜（OC）M3具有200 mm的曲率半径，并且在1080 nm处高反（R＞99.5%），这与M1一起对基频光形成振荡。M3同时对540 nm具有高透过率，这有效地实现了540 nm绿色激光的输出。选择沿θ=90°，Φ=0°切割的LBO晶体作为倍频晶体，其尺寸为3×3×20 mm 3 。LBO晶体的两个端面均涂覆1030-1230 nm和530-620 nm波段的防反射膜。Nd: GYAP和LBO均包裹在铟箔中，并放置在水冷铜块中，冷却水温度为18°C。整个装置放置得尽可能紧凑，整个腔长约为50 mm。 3　结果与讨论 1 3.1　Nd： GYAP光谱特性 2 与YAP晶体一样，GYAP晶体由于其各向异性的晶体结构，其光谱特性由于不同的轴向而区别很大。 a 切和 c 切晶体具有更大的发射截面和更小的荧光寿命，因此它们具有更高的存储能量，适合进行脉冲激光操作 [ 41 41 ] 。 b 切晶体具有更高的增益，因此更适合于连续激光操作。因此，为了获得更高效的绿色激光器，本研究选择了 b 切Nd: GYAP晶体。 图2 图2 （a）展示了300-1000 nm范围内的 b 切Nd: GYAP晶体的吸收截面，其位于804 nm处的峰值可以与商用808 nm激光二极管（LD）匹配良好。这一峰位是由于Nd 3+ 离子从基态跃迁到 4 F 5/2 + 4 I 9/2 能级，在804 nm处， b 切Nd: GYAP晶体具有8.07×10 -21 cm 2 的大吸收截面。同时我们也注意到，在中心波长为528 nm也存在一个吸收峰，与常见的532 nm倍频激光波长相重合。使用波长为808 nm的光泵浦，测量了1050-1200 nm范围内的荧光光谱，并计算了发射截面，如 图2 图2 （b）所示。该发射与 4 F 3/2 到 4 I 11/2 能级的跃迁有关，其峰值位于1086 nm，最大发射截面为3.03×10 -20 cm 2 。由于引入了Gd 3+ 离子， b 切Nd: GYAP晶体发射峰具有极宽的半高宽，为44.63 nm。值得注意的是，倍频操作后的发射波长可以避开528 nm的吸收峰，从而可以有效地避免Nd 3+ 离子自吸收的影响。 3.2　Nd： GYAP晶体～1 μm波段激光器 2 本工作首先研究了Nd: GYAP晶体的~1 μm激光特性。在 图2 图2 所示的装置中，在没有置入LBO晶体的情况下，M3被具有曲率半径同样为200 mm但在1080 nm处透射率为95%的输出耦合镜代替，从而实现了约1080 nm激光的输出。 如 图3 图3 （a）所示， b 切Nd: GYAP晶体作为增益介质时，激光输出功率和吸收泵浦功率之间几乎呈线性的关系。尽管为了与后续的绿色激光器保持一致而使用了一个长腔，Nd: GYAP晶体的激光输出仍然表现出31.5%的良好斜率效率和0.427 W的低阈值。当吸收泵浦功率为4.36 W时，最大输出功率达到1.197 W。之后，由于晶体的热效应，当泵浦功率继续增加时，输出功率不再显著变化。这证明Nd: GYAP晶体具有优异的激光性能，适用于~1 μm波段的激光材料，为后续倍频操作提供了重要基础。 如 图3 图3 （b）所示，本工作利用光谱分析仪（YOKOGAWA，AQ6374）测量了Nd: GYAP在~1 μm处的激光光谱。连续激光器的激光光谱具有以1079 nm为中心的发射峰，并且在1072 nm处也存在峰值。这与Nd: GYAP晶体的荧光发射光谱相一致。1079 nm处的主峰将在倍频操作中发挥作用，因此在添加LBO晶体后，可以实现~540 nm的绿色激光输出。 3.3　倍频绿光激光器特性 2 当LBO晶体置于激光腔中时，本工作首次在Nd: GYAP上通过倍频操作成功地获得了约540 nm的绿色激光输出。如 图4 图4 （a）所示，通过实验可以获得绿色激光器的输出功率与Nd: GYAP晶体的吸收泵浦功率之间的关系，这也几乎呈线性增加。当吸收泵浦功率仅为0.046 W时，可以获得输出功率为0.002 W的绿光激光器。这种极低的阈值低于之前的1 μm激光器。这可能是由于M3在1080 nm的高反射率，这导致1080 nm的激光被完全限制在激光腔内，从而提高了激光腔内1080 nm激光的效率。与吸收泵浦功率相比，本研究获得的绿光输出具有2.02%的斜率效率。当泵浦功率达到3.083 W时，可以获得65 mW的最大绿光输出。之后，由于晶体的热效应，输出功率开始降低。这也是Nd: GYAP激光晶体首次通过倍频操作实现绿色激光输出。 同样的光谱分析仪（YOKOGAWA，AQ6374）仍被用于测量倍频后的绿色激光发射光谱，如 图4 图4 （b）所示。绿光的发射峰位于539.4 nm处，将其乘以2后可以发现，这与Nd: GYAP晶体的1079 nm激光发射峰非常一致。该发射峰的半高宽为0.379 nm。由于基频光中的1072 nm波长成分较弱，在倍频操作中被LBO晶体损耗后未能实现倍频输出。与传统532 nm激光器相比，Nd: GYAP晶体获得的倍频激光器可以在约540 nm处实现更长波长的绿色激光输出。该波长还避免了Nd: GYAP晶体在528 nm处的吸收峰，从而避免了Nd离子的自吸收效应。 3.4　1080 nm激光器和540 nm激光器的偏振特性 2 通过在整个装置的末端放置格兰-泰勒棱镜，可以分别研究1080 nm激光器和倍频540 nm激光器的偏振特性。格兰泰勒棱镜是一种由天然方解石晶体制成的双折射偏光器件，当光入射时可以对偏振方向进行分解。旋转棱镜，每10度记录一次功率值，具有最大功率的角度对应于其偏振方向。 图5 图5 （a）和 图5 图5 （b）分别显示了在2.239 W泵浦功率下功率归一化后1080 nm激光器和540 nm激光器的偏振特性。可以发现，基频激光器和SHG激光器都是线性偏振的，偏振方向分别为45°和90°。众所周知，在I型相位匹配中存在o+o→e的变化，然而，在这项研究中，由于基频激光具有45°偏振，当通过LBO时，由于晶体的光学旋转，偏振方向会发生偏转。此时，具有不同偏振方向的基频激光器在振荡过程中被组合，这影响了倍频激光器的偏振方向。 4　结　　论 1 本工作首次在新型Nd: GYAP晶体上实现了～540 nm倍频绿光激光器。在本研究中，使用LBO晶体实现腔内倍频操作，并成功获得了中心波长为539.4 nm的绿色激光器。激光阈值为0.046 W，最大输出为65 mW。该激光器还具有90°偏振特性。通过对光谱和基频激光的分析，可以发现~ 540 nm激光来自Nd: GYAP晶体在1079 nm的激光输出，这可以避免Nd 3+ 离子在528 nm的吸收峰。这一结果表明，新型Nd: GYAP晶体可以有效地实现约540 nm的绿色倍频激光输出。尽管当前输出功率仍然很低，但是这为解决Nd 3+ 离子自吸收问题提供了新的思路。同时这一新波长也完全可以胜任传统532 nm绿色激光在显示、医疗等多领域的应用。 参考文献 HE C ， YU H ， ZHANG J ， et al . High efficiency single-pass SHG of low power CWML and QML laser in an MgO： PPLN ［J］. Optics & Laser Technology ， 2018 ， 106 ： 197 - 201 . doi: 10.1016/j.optlastec.2018.03.027 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2018.03.027 High efficiency single-pass SHG of low power CWML and QML laser in an MgO： PPLN 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 （ Z1 ）： 1608 - 1625 . 碳酸钙镁石家族非线性光学晶体研究进展 ZHANG Y ， ZHU M ， WANG B ， et al . Progress in research on nonlinear optical crystals of calcium magnesium carbonate family ［J］. Journal of Artificial Crystals ， 2022 ， 51 （Z 1 ）： 1608 - 1625 . （in Chinese） Progress in research on nonlinear optical crystals of calcium magnesium carbonate family ZHAO J ， MEI D ， WANG W ， et al . Recent advances in nonlinear optical rare earth structures ［J］. Journal of 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 Recent advances in nonlinear optical rare earth structures ZHANG B ， XU C . Compact， and efficient continues wave intra-cavity frequency doubling Nd： YVO 4 /MgO： PPLN 542/543 nm green lasers ［J］. Optics & Laser Technology ， 2020 ， 122 ： 105885 . doi: 10.1016/j.optlastec.2019.105885 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.105885 Compact， and efficient continues wave intra-cavity frequency doubling Nd： YVO4/MgO： PPLN 542/543 nm green lasers CHEN Y ， PAN Y ， LIU Y ， et al . Efficient high-power continuous-wave lasers at green-lime-yellow wavelengths by using a Nd： YVO 4 self-Raman crystal ［J］. Optics Express ， 2019 ， 27 （ 3 ）： 2029 - 2035 . doi: 10.1364/OE.27.002029 http://dx.doi.org/10.1364/OE.27.002029 Efficient high-power continuous-wave lasers at green-lime-yellow wavelengths by using a Nd： YVO4 self-Raman crystal 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 Sensing ， 2018 ， 11 （ 1 ）： 21 . doi: 10.3390/rs11010021 http://dx.doi.org/10.3390/rs11010021 The potential of reflectance and laser induced luminescence spectroscopy for near-field rare earth element detection in mineral exploration 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］. Journal of Materials Processing Technology ， 2010 ， 210 （ 15 ）： 2261 - 2267 . doi: 10.1016/j.jmatprotec.2010.08.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.08.015 Comparison of dry and wet fibre laser profile cutting of thin 316L stainless steel tubes for medical device applications SHA Y C ， JIA Z C ， LI Z ， et al . Dislocation analysis of germanium wafers under 1080 nm laser ablation ［J］. Applied Optics ， 2020 ， 59 （ 23 ）： 6803 - 6808 . doi: 10.1364/ao.387936 http://dx.doi.org/10.1364/ao.387936 Dislocation analysis of germanium wafers under 1080 nm laser ablation LAPOTKO D ， KUCHINSKY G ， ANTONISHINA E ， et al . Laser viability method for red blood cells state monitoring ［C］. Optical and Imaging Techniques for Biomonitoring. SPIE ， 1996 ， 2628 ： 340 - 348 . doi: 10.1117/12.230002 http://dx.doi.org/10.1117/12.230002 Laser viability method for red blood cells state monitoring HUANG C ， ZHANG G ， WEI Y ， et al . A compact and efficient four-wavelength Q-switched Nd： YAP laser ［J］. Laser physics ， 2010 ， 20 ： 745 - 749 . doi: 10.1134/s1054660x1007011x http://dx.doi.org/10.1134/s1054660x1007011x A compact and efficient four-wavelength Q-switched Nd： YAP laser “中国晶体珍宝”——LBO晶体 ［J］. 人工晶体学报 ， 2022 ， 51 （ 08 ）： 1512 . “中国晶体珍宝”——LBO晶体 " Treasure of Chinese crystal" - LBO crystal ［J］. Journal of Artificial Crystal ， 2022 ， 51 （ 08 ）： 1512 . （in Chinese） Treasure of Chinese crystal" - LBO crystal SHANG L ， CAO Z ， XU H ， et al . An Intracavity Frequency Doubled Nd： YVO4 Red 671nm Laser Based on LBO Crystal ［J］. Optics ， 2019 ， 8 （ 2 ）： 7 . An Intracavity Frequency Doubled Nd： YVO4 Red 671nm Laser Based on LBO Crystal ZHANG T ， ZHENG W ， FENG K ， et al . Towards Power Scaling of Simple CW Ultraviolet via Pr： LiYF 4 -LBO Laser at 320 nm ［J］. IEEE Photonics Technology Letters ， 2022 ， 34 （ 2 ）： 129 - 132 . doi: 10.1109/lpt.2022.3142012 http://dx.doi.org/10.1109/lpt.2022.3142012 Towards Power Scaling of Simple CW Ultraviolet via Pr： LiYF4-LBO Laser at 320 nm GALLETTI M ， OLIVEIRA P ， GALIMBERTI M ， et al . Ultra-broadband all-OPCPA petawatt facility fully based on LBO ［J］. High Power Laser Science and Engineering ， 2020 ， 8 ： e31 . doi: 10.1017/hpl.2020.31 http://dx.doi.org/10.1017/hpl.2020.31 Ultra-broadband all-OPCPA petawatt facility fully based on LBO ZOU J ， ZHOU L ， ZHENG W ， 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 Physics & Technology ， 2021 ， 116 ： 103759 . doi: 10.1016/j.infrared.2021.103759 http://dx.doi.org/10.1016/j.infrared.2021.103759 An in-band diode-end-pumped high-power and high-efficiency ultrashort pulse Nd： YVO4 bulk laser mode-locked by a frequency doubling LBO crystal SONG J ， MENG X ， WANG Z ， et al . Generation of femtosecond laser pulse at 1.43 GHz from an optical parametric oscillator based on LBO crystal ［J］. Chinese Physics Letters ， 2019 ， 36 （ 12 ）： 124206 . doi: 10.1088/0256-307x/36/12/124206 http://dx.doi.org/10.1088/0256-307x/36/12/124206 Generation of femtosecond laser pulse at 1.43 GHz from an optical parametric oscillator based on LBO crystal 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 （ 09 ）： 55 - 58 . 基于LBO的高功率飞秒绿光抽运的光学参量振荡器 FAN J ， HU M ， GU C ， et al . High power femtosecond green light pumped optical parametric oscillator based on LBO ［J］. China Laser ， 2014 ， 41 （ 09 ）： 55 - 58 （in Chinese） . High power femtosecond green light pumped optical parametric oscillator based on LBO LI X ， ZHOU Y ， XU H ， et al . High-stability， high-pulse-energy MOPA laser system based on composite Nd： YAG crystal with multiple doping concentrations ［J］. Optics & Laser Technology ， 2022 ， 152 ： 108080 . doi: 10.1016/j.optlastec.2022.108080 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108080 High-stability， high-pulse-energy MOPA laser system based on composite Nd： YAG crystal with multiple doping concentrations MEIER T ， WILLKE B ， DANZMANN K . Continuous-wave single-frequency 532 nm laser source emitting 130 W into the fundamental transversal mode ［J］. Optics letters ， 2010 ， 35 （ 22 ）： 3742 - 3744 . doi: 10.1364/ol.35.003742 http://dx.doi.org/10.1364/ol.35.003742 Continuous-wave single-frequency 532 nm laser source emitting 130 W into the fundamental transversal mode GUO Y ， SU J ， LU H . Optimization of the nonlinear crystal length for high-power single-frequency intracavity frequency-doubling lasers ［J］. Applied Optics ， 2022 ， 61 （ 26 ）： 7565 - 7570 . doi: 10.1364/ao.470487 http://dx.doi.org/10.1364/ao.470487 Optimization of the nonlinear crystal length for high-power single-frequency intracavity frequency-doubling lasers 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 （ 05 ）： 668 - 673 . doi: 10.37188/cjl.20210030 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20210030 基于超薄层MoS2可饱和吸收体的被动调Q固体Nd： YAG激光器 FU X ， FU X ， YAO C ， et al . Passive Q-switched solid-state Nd： YAG laser based on ultra-thin layer MoS 2 saturable absorber ［J］. Chinese Journal of Luminescence ， 2021 ， 42 （ 05 ）： 668 - 673 （in Chinese） . doi: 10.37188/cjl.20210030 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20210030 Passive Q-switched solid-state Nd： YAG laser based on ultra-thin layer MoS2 saturable absorber 张恒利 ， 徐浏 ， 毛叶飞 ， 等 . 880nm 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 （ 01 ）： 117 . 880nm LD端面泵浦Nd：YVO4板条激光实验研究 ZHANG H ， XU L ， MAO Y ， et al . 880nm LD end-pumped Nd： YVO 4 Experimental research on Flat noodles laser ［J］. Journal of Quantum Electronics ， 2014 ， 31 （ 01 ）： 117 （in Chinese） . 880nm LD end-pumped Nd： YVO4 Experimental research on Flat noodles laser BENSAID B ， RAYMOND F ， LEROUX M ， et al . Influence of luminescence self‐absorption on photoluminescence decay in GaAs ［J］. Journal of applied physics ， 1989 ， 66 （ 11 ）： 5542 - 5548 . doi: 10.1063/1.343658 http://dx.doi.org/10.1063/1.343658 Influence of luminescence self‐absorption on photoluminescence decay in GaAs WANG W ， SUN L ， ZHANG P ， et al . Reducing self-absorption effect by double-pulse combination in laser-induced breakdown spectroscopy ［J］. Microchemical Journal ， 2022 ， 172 ： 106964 . doi: 10.1016/j.microc.2021.106964 http://dx.doi.org/10.1016/j.microc.2021.106964 Reducing self-absorption effect by double-pulse combination in laser-induced breakdown spectroscopy LI D ， LIU Q ， ZHANG P ， 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］. Journal of Alloys and Compounds ， 2019 ， 789 ： 664 - 669 . doi: 10.1016/j.jallcom.2019.03.116 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.03.116 Crystal growth， optical properties and laser performance of new mixed Nd3+ doped Gd0.1Y0.9AlO3 crystal 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 （ 06 ）： 965 - 972 . doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2022.06.002 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1000-985X.2022.06.002 YAlO3：Ce晶体的生长及性能研究 DING Y ， YE C . Study on the growth and properties of YAlO 3 ： Ce crystal ［J］. Journal of Artificial Crystals ， 2022 ， 51 （ 06 ）： 965 - 972 （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2022.06.002 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1000-985X.2022.06.002 Study on the growth and properties of YAlO3： Ce crystal ZHANG P ， WANG R ， HUANG X ， 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］. Journal of Alloys and Compounds ， 2018 ， 750 ： 147 - 152 . doi: 10.1016/j.jallcom.2018.03.391 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.03.391 Sensitization and deactivation effects to Er3+ at∼ 2.7 μm mid-infrared emission by Nd3+ ions in Gd0. 1Y0. 9AlO3 crystal WANG Y ， CHEN X ， ZHANG P ， 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］. Optics & Laser Technology ， 2020 ， 131 ： 106421 . doi: 10.1016/j.optlastec.2020.106421 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2020.106421 Growth， spectroscopic features and efficient 2 μm continuous-wave laser output of a Tm3+： Gd0.1Y0.9AlO3 disordered crystal 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 可见光激光晶体Sm3+∶CaDyAlO4的光学性能 TAN H ， ZHANG P ， NIU X ， et al . Optical properties of visible laser crystal Sm 3+ ∶CaDyAlO 4 ［J］. Chinese Journal of Luminescence ， 2022 ， 43 （ 11 ）： 1741 - 1749 （in Chinese） . doi: 10.37188/cjl.20220164 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20220164 Optical properties of visible laser crystal Sm3+∶CaDyAlO4 XIA W ， ZHAO X ， YUE L ， et al . Microstructural evolution and creep mechanisms in Ni-based single crystal superalloys： A review ［J］. Journal of Alloys and Compounds ， 2020 ， 819 ： 152954 . doi: 10.1016/j.jallcom.2019.152954 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152954 Microstructural evolution and creep mechanisms in Ni-based single crystal superalloys： A review CHEN Q ， CHEN Y ， ZHANG P ， 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］. Journal of Alloys and Compounds ， 2022 ， 928 ： 167174 . doi: 10.1016/j.jallcom.2022.167174 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167174 Crystal growth， spectra properties， and 2-μm laser performance of a novel “mixed” Tm3+-doped CaY0. 65Gd0. 35AlO4 crystal WU G ， YIN X ， FAN M ， et al . Nd-doped structurally disordered YSr 3 （PO 4 ） 3 single crystal： Growth and laser performances ［J］. Journal of 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 Nd-doped structurally disordered YSr3（PO4）3 single crystal： Growth and laser performances 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 （ 04 ）： 648 - 668+583 . doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2021.04.009 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1000-985X.2021.04.009 无序激光晶体及其超快激光研究进展 YU H ， PAN Z ， ZHANG H ， et al . Research progress of disordered laser crystals and ultrafast lasers ［J］. Journal of Artificial Crystals ， 2021 ， 50 （ 04 ）： 648 - 668+583 . （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 Research progress of disordered laser crystals and ultrafast lasers 宋振 ， 刘泉林 . 正多面体中的晶体场劈裂（英文） ［J］. 发光学报 ， 2022 ， 43 （ 09 ）： 1428 - 1435 . doi: 10.37188/cjl.20220190 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20220190 正多面体中的晶体场劈裂（英文） SONG Z ， LIU Q . Crystal field splitting in regular polyhedron ［J］. Chinese Journal of Luminescence ， 2022 ， 43 （ 09 ）： 1428 - 1435 . doi: 10.37188/cjl.20220190 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20220190 Crystal field splitting in regular polyhedron ZHOU H ， ZHU S ， LI Z ， et al . Investigation on 1.0 and 1.3 µm laser performance of Nd 3+ ： GYAP crystal ［J］. Optics & Laser Technology ， 2019 ， 119 ： 105601 . doi: 10.1016/j.optlastec.2019.105601 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.105601 Investigation on 1.0 and 1.3 µm laser performance of Nd3+： GYAP crystal WANG Y ， CHEN Q ， ZHANG P ， et al . Fabrication of Sb 2 O 3 by an improved chemical reaction assisted vertical micro sublimation method and its saturable absorber performance ［J］. Optical Materials Express ， 2022 ， 12 （ 4 ）： 1337 - 1346 . doi: 10.1364/ome.442732 http://dx.doi.org/10.1364/ome.442732 Fabrication of Sb2O3 by an improved chemical reaction assisted vertical micro sublimation method and its saturable absorber performance HONG H ， CHEN Q ， WANG Y ， et al . An effective 2D saturable absorber In2O3 to realize passively Q-switched laser output ［J］. Optics & Laser Technology ， 2022 ， 155 ： 108375 . doi: 10.1016/j.optlastec.2022.108375 http://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108375 An effective 2D saturable absorber In2O3 to realize passively Q-switched laser output BAI J ， CHEN G . Continuous-wave diode-laser end-pumped Nd：YVO 4 /KTP high-power solid-state green laser ［J］. Optics and Laser Technology ， 2002 ， 34 （ 4 ）. doi: 10.1016/s0030-3992(02)00024-5 http://dx.doi.org/10.1016/s0030-3992(02)00024-5 Continuous-wave diode-laser end-pumped Nd：YVO4 /KTP high-power solid-state green laser ZHUANG F ， ZHENG Y ， HUANG C . Efficient and compact intracavity-frequency-doubled YVO 4 /Nd：YVO 4 /KTP laser through analysis of the interaction length ［J］. Optics Communications ， 2010 ， 283 （ 17 ）. doi: 10.1016/j.optcom.2010.04.061 http://dx.doi.org/10.1016/j.optcom.2010.04.061 Efficient and compact intracavity-frequency-doubled YVO4 /Nd：YVO4 /KTP laser through analysis of the interaction length NICOLAIE P ， JIRO S ， TAKUNORI T . Diode end-pumped passively Q-switched Nd：YAG laser intra-cavity frequency doubled by LBO crystal ［J］. Optics Communications ， 2001 ， 195 （ 1 ）. doi: 10.1016/s0030-4018(01)01307-4 http://dx.doi.org/10.1016/s0030-4018(01)01307-4 Diode end-pumped passively Q-switched Nd：YAG laser intra-cavity frequency doubled by LBO crystal 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 钆镱共掺杂铝酸钇晶体的生长及性能研究 TAN H ， WANG R ， ZHANG P ， et al . Study on the growth and properties of gadolinium ytterbium co-doped yttrium aluminate crystal ［J］. Journal of Artificial Crystals ， 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 Study on the growth and properties of gadolinium ytterbium co-doped yttrium aluminate crystal 10.37188/CJL.20230089 O73 A 1000-7032（XXXX）XX-0001-08 陈邱笛,郑为比,张沛雄等.基于新型Nd: Gd 0.1 Y 0.9 AlO 3 晶体的540 nm倍频绿光激光器[J].发光学报,DOI:10.37188/CJL.20230089 陈邱笛,郑为比,张沛雄等.基于新型Nd: Gd0.1Y0.9AlO3晶体的540 nm倍频绿光激光器[J].发光学报,DOI:10.37188/CJL.20230089 CHEN Qiudi,ZHENG Weibi,ZHANG Peixiong,et al.The 540 nm Frequency-doubled Green Laser Realized by a Novel Nd: Gd 0.1 Y 0.9 AlO 3 Crystal[J].Chinese Journal of Luminescence,DOI:10.37188/CJL.20230089 CHEN Qiudi,ZHENG Weibi,ZHANG Peixiong,et al.The 540 nm Frequency-doubled Green Laser Realized by a Novel Nd: Gd0.1Y0.9AlO3 Crystal[J].Chinese Journal of Luminescence,DOI:10.37188/CJL.20230089 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） National Natural Science Foundation of China （5197214961935010， 518723075170212462175091）； Research and Development Plan for Key Fields in Guangdong Province （2020B0090922006） 2023-05-11 2023-05-11 37325968 发光学报