中國科學院上海光學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)生進一步分裂，導致法拉第效應(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基金和中科院青年創(chuàng)新促進會的支持。

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）