用于超快激光输出的Re:CaNb2O6（Re=Yb, Nd）晶体的研究

超快激光晶体是近年来激光晶体的重要发展方向，目前超快固体激光器缺乏热性能良好且吸收和发射带宽又大的介质材料。因此，寻找同时具有优良的热学和光谱性能的实用化晶体介质是国内外科学家追求的目标。.本项目拟选择掺镱和钕离子的正铌酸钙（Yb:CaNb2O6和Nd:CaNb2O6）晶体为主要研究对象，两种晶体具有大的吸收和发射带宽以及良好的热机械性能，非常适合做超快固体激光器的工作介质。通过研究晶体中稀土离子的能级结构、偏振特性等，合理设计激光器的结构、优化设计浓度和结晶方向，从而实现LD泵浦的全固态连续和超快激光输出。本项目的开展有望获得具有应用价值的激光晶体材料，推动超快固体激光器在工业上的应用。

镱离子和钕离子超快激光是固体激光领域的研究热点。本项目采用提拉法生长出Yb:CaNb2O6和Nb:CaNb2O6晶体，晶体尺寸为Φ25-30×40mm3，晶体具有较好的光学质量。通过优化晶体的生长工艺，有效解决了晶体生长过程中的温度梯度小、难放肩，生长晶体有色心、易开裂等问题。Yb:CaNb2O6和Nb:CaNb2O6晶体的吸收带宽分别为45nm和13nm，其发射带宽高达68nm和10nm。同时，具有较大的吸收和发射截面。计算出Yb3+和Nd3+离子在CaNb2O6晶体中的光谱参数。采用二极管泵浦Yb:CaNb2O6晶体，获得了1.4W的连续激光输出，斜效率20%。在1038 nm处获得了251fs的锁模激光输出，输出功率44mW。采用二极管泵浦Nd:CaNb2O6晶体，获得了1.86W的连续激光输出，斜效率19%。在1062 nm处获得了17.3ps的脉冲激光输出，重复频率88.4MHz。在SCI期刊上发表15篇文章。