上海光机所提出可见激光材料暗化问题解决新方案

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室，提出一种基于Pr^3＋／Ce^3＋掺杂硅酸盐作为红光激光材料的新方案，相关研究成果在线发表于《美国陶瓷协会》（Journal of the American Ceramic Society）。

目前，Pr^3＋离子掺杂可见光光纤在显示技术、可见光通信和激光医疗领域中具有重要应用潜力。然而，由于Pr^3＋离子在大部分氧化物基质中5d能级位置比较低，在蓝光激发下容易发生多光子吸收（到达Pr^3＋：4f¹5d¹）而进一步失去电子，导致光子暗化。寻找光暗化的解决方案是科研人员研究的方向和重点。

研究团队提出一种Pr^3＋／Ce^3＋共掺硅酸盐玻璃实现高发光效率、暗化抑制特性和机械性能以及制备工艺成熟的激光基质材料的新方案。一方面，采用成熟的工艺，成功制备出光学性能好、物理化学性质稳定的稀土掺杂硅酸盐玻璃光纤。另一方面，利用Ce^3＋离子与Pr^3＋离子在4f5d能级上的能量传递，克服了Pr^3＋在蓝光激发下暗化的难题，大大增强了其可见光发光效率，其暗化效应被抑制了93％以上。同时，Ce离子的引入还能利用其变价的特点，通过抑制空穴电子中心的形成，达到提升可见激光光纤的耐辐照性能。

相关研究得到了国家科技部重点研发项目、国际科技合作重点项目、上海市科委、国家自然科学基金、国家自然科学基金国际（地区）合作交流项目、中科院国际人才计划的支持。

Ce^3＋离子与Pr^3＋离子在4f5d能级上的能量传递示意图

来源：上海光机所