中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室激光晶體研究團隊在CeF₃晶體研究基礎(chǔ)上，開展了Er:CeF₃晶體生長、光譜和磁光性能研究。相關(guān)研究工作發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds上。

　　摻鉺（Er³⁺）材料在激光器、光振蕩器和光放大器等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。三氟化鈰（CeF₃）晶體具有大稀土離子半徑、高透過率以及較低的聲子能量，有助于降低無輻射躍遷概率，是有潛力的激光基質(zhì)材料。此外，CeF₃晶體屬于六方晶系，擁有較寬的透過波段，是重要的磁光材料，在偏振開關(guān)、磁光隔離器、法拉第旋轉(zhuǎn)器等方面具有應(yīng)用前景。

　　光譜研究表明，Er:CeF₃晶體有利于~1.5 μm激光的輸出，在1564.6 nm處的發(fā)射截面為1.053×10^-20 cm²，相應(yīng)的熒光壽命為1.675 ms。磁光研究發(fā)現(xiàn)，Er³⁺可以有效提高CeF₃晶體的磁光Verdet常數(shù)，其在可見532 nm和近紅外1310 nm處的Verdet常數(shù)分別達(dá)到231.0和24.4 rad/(T·m)，比純CeF₃晶體分別提高了23.5%和12.4%，并且高于傳統(tǒng)商用TGG晶體。Er³⁺增強CeF₃晶體的磁光效應(yīng)主要源于Er³⁺和Ce³⁺之間的超交換作用，使晶體場產(chǎn)生進(jìn)一步分裂，導(dǎo)致法拉第效應(yīng)增強。該研究對探索兼具激光和磁光性能的多功能晶體具有參考價值。

　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。

　　論文鏈接 

　　Er:CeF₃晶體的熒光光譜曲線（a）和Verdet隨波長的變化曲線（b）