上海光機所高功率激光單元技術實驗室面向可見光固體與光纖激光器的發(fā)展需求，創(chuàng)新發(fā)展Tb3+/Dy3+共摻的磷酸鹽玻璃。利用Dy3+的敏化作用，解決了Tb3+在玻璃基質中小吸收截面的缺點，大大增強了其可見光發(fā)光效率。國際激光行業(yè)旗艦雜志LaserFocusWorld在2020年8月期報道了上海光機所在可見光激光玻璃材料研究取得的突破性進展。

研究團隊在磷酸鹽玻璃中，實驗發(fā)現(xiàn)敏化效應大幅提高Tb3+離子的光學J-O參數(shù)Ω2和Ω4/Ω6（分別可達21.60×10–20cm2和0.73）。在濃度為0.5mol%的Dy3+離子敏化效應作用下，Tb3+離子實現(xiàn)了55%的泵浦光抽運效率，541nm的熒光發(fā)光強度增強4倍。

實驗中測得Tb3+離子綠光熒光壽命達2.86 ms，目前在所有玻璃基質材料報道的最佳結果。該研究成果發(fā)表于[J. Am. Ceram. Soc. (2020), DOI:10.1111/jace.17391]。

利用稀土摻雜玻璃材料搭建的可見光固體/光纖激光器，在材料加工、顯示技術、可見光通信和激光醫(yī)療領域具有重要應用潛力。氟化物玻璃由于其低聲子分布，在目前可見光波段增益玻璃中廣泛使用。

然而其化學和機械性能差、制造困難和昂貴的成本限制了該材料取得更為廣泛的應用。上海光機所高功率激光單元技術實驗室提出的Dy3+離子敏化的Tb3+摻雜磷酸鹽玻璃，為發(fā)展低成本、高發(fā)光效率、高化學穩(wěn)定性、高可靠性新型可見光激光玻璃提出了新方向。

圖1 上海光機所高功率激光單元技術實驗室合成的Tb3+/Dy3+共摻的磷酸鹽玻璃。在450nm激光照射下磷酸鹽玻璃Tb3+發(fā)射高亮度541nm熒光。