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2.7-3μm中红外激光波段处于水的强吸收带，已广泛应用在生物医学等领域，该波段激光还可用作光参量振荡的泵浦源，实现3-15μm的中远红外激光输出，在环境污染监测、光电对抗及反恐等领域有着重要的应用。国内外许多研究机构对此进行了广泛而深入的研究。目前研究较成熟的晶体有Er∶Gd3Sc2Ga3O12(Er∶GSGG)，Er∶Y3Sc2Ga3O12(Er∶YSGG)和Er∶Y3Al5O12(Er∶YAG)等。虽然这些晶体在很多方面上具有一定优势，但是在某些方面仍有不足。为了探求一种性能更优异的中红外激光晶体，我们结合已有的研究成果，通过实验探索和理论分析，将激活离子Er3+掺入到由GSGG和YSGG组成的混晶GYSGG(Gd1.17Y1.83Sc2Ga3O12)这一新的基质中，得到新型中红外激光晶体Er∶GYSGG。此外，为了降低晶体的激光阈值和提高激光效率，对Er∶GYSGG晶体进行了敏化与退激活研究。主要的研究内容如下: 一、首次采用提拉法生长出高光学质量的Er∶GYSGG晶体，将晶体在100 Mrad剂量的γ射线辐照后，与未辐照的晶体进行性能对比实验。晶体辐照前后的吸收光谱显示，在波长大于950 nm时，辐照对晶体的吸收谱几乎没有影响，说明该晶体具有良好的抗辐照性能。晶体的最强荧光峰在2796 nm，拟合荧光衰减曲线得到Er∶GYSGG晶体的上下能级寿命分别为1.2 ms和3.9 ms。用968 nm半导体激光器(LD)作为泵浦源，在脉冲模式下，当泵浦脉冲宽度2 ms，重复频率1Hz时，在未辐照的晶体上获得了最大输出能量2.43 mJ，峰值功率1.25 W，斜效率7.2％;在连续模式下，晶体最大输出功率为348 mW，阈值292 mW，斜效率10.1％，M2因子为1.94;辐照后的晶体在相同条件下重复实验，所得实验结果与辐照前结果对比，差异很小。以上结果表明该晶体具有良好的抗辐照性能，有望成为一种新型中红外抗辐照激光晶体。 二、为了降低Er∶GYSGG晶体的激光阈值，提高晶体的激光转换效率，考虑将敏化离子Yb3+和退激活离子Ho3+共掺到Er∶GYSGG晶体中。采用提拉法生长得到新晶体Yb，Er, Ho∶GYSGG。分析了Yb3+，Er3+，Ho3+三者之间的能量传递，并进行了与Er∶GYSGG相同的实验过程，得到主要的实验结果如下:用968 nmLD作为泵浦源，在连续模式下，该晶体最大输出功率为411 mW，斜效率13.1％，阈值仅为81 mW，且辐照前后晶体激光性能无明显变化。实验结果表明该晶体具有良好的抗辐照性能，并且由于敏化离子和退激活离子的掺入，晶体的激光阈值比Er∶GYSGG显著降低，光-光转换效率和斜效率得到了一定程度的提高。 三、将适量的Pr3+作为退激活离子掺入到Er∶GYSGG晶体中，得到Er，Pr∶GYSGG晶体。对该晶体进行了上述相同的实验过程，并计算了Er3+和Pr3+之间的能量传递效率，得到主要的实验结果如下:Er3+的上下能级寿命分别为0.52ms和0.60 ms，Er3+的上能级4I11/2与Pr3+之间的能量传递效率为56.7％，下能级4I13/2与Pr3+之间的能量传递效率为84.6％;用968 nm LD作为泵浦源，在脉冲模式下，当泵浦脉冲宽度0.5 ms，重复频率50 Hz时，在Er, Pr∶GYSGG晶体上获得最大输出能量2.4 mJ，峰值功率4.8 W，斜效率18.3％;在连续模式下，该晶体最大输出功率为284 mW，斜效率17.4％。以上结果表明，通过Pr3+的退激活，可以有效地减小Er3+下能级4I13/2的寿命，降低晶体的激光阈值，提高激光转换效率。 本论文的工作主要是对新型中红外激光晶体Er∶GYSGG做了前期的探索研究，也为高性能Er∶GYSGG激光的后期应用奠定了的基础。