近期，中国科学院合肥物质院安光所光学晶体与中红外激光课题组在2.8微米波段高熵晶体制备及激光性能研究方面取得新进展，相关研究成果以“Structure, spectroscopy and enhanced 2.8 μm laser performance of a high-entropy Er:GdLuYSGG crystal”为题发表在晶体学领域一区期刊Crystal Growth & Design上。
2.8 μm附近中红外超短脉冲激光在空间通信、行星探测等领域有着重要应用前景。然而，当前可实现2.8 μm激光的晶体普遍存在窄带低效输出或抗辐照能力弱等问题，无法满足空间辐照环境对高效、稳定2.8 μm超短脉冲激光的应用需求。
针对这一问题，研究人员结合石榴石结构氧化物晶体的优势，引入高熵设计理念，突破了高熵晶体材料制备难度大的关键技术瓶颈，成功研制出一种30 at.%铒掺杂钆镥钪镓石榴石结构氧化物晶体(Er:GdLuYSGG)。通过多种阳离子协同调控，高熵Er:GdLuYSGG晶体中由晶格畸变引起的局域场调制效应，导致966 nm波段吸收带和2.8 μm附近荧光发射带均实现一定程度的展宽。团队采用半导体激光器端面泵浦高熵Er:GdLuYSGG晶体，成功获得了平均功率1062 mW、光束质量因子1.35/1.37的2.8 μm连续激光输出。相较于传统Er:LuYSGG晶体，其中红外激光性能得到了提升，最大平均输出功率增加了约16.8%。研究表明，高熵Er:GdLuYSGG晶体有望成为实现2.8 μm可调谐或超快激光输出的高性能增益介质。
该研究不仅可为中红外超短脉冲激光器的发展提供关键材料支撑，也能够进一步推动高熵氧化物晶体材料基础研究与实用化进程。
张会丽副研究员为本论文第一作者，孙敦陆研究员为论文通讯作者。该研究工作得到了安徽省自然科学基金、固体激光技术重点实验室基金、安徽省光子器件与材料重点实验室基金等项目的资助。
文章链接：http://doi.org/10.1021/acs.cgd.5c01447
高熵Er:GdLuYSGG晶体内容摘要图
