作者: irglass
时间: 2017-04-10
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近日,我室研究人员许银生副研究员(第一通信作者)、戴世勋研究员(共通信作者)在OPTICS EXPRESS(Vol.25, No.8. IF:3.148)发表了“Ge-As-S 硫系玻璃的拉曼增益及飞秒激光损伤研究”成果。
受激拉曼散射是一种非常重要的三阶非线性效应,它可以通过掺杂稀土离子使激光器与放大器产生更高的波长。由于多声子吸收效应,基于硅玻璃的拉曼激光器和放大器的输出波长被限制在2μm以内。硫系玻璃因其具有较低的声子能量、较宽的透过范围及较大的拉曼增益系数,因而适于用作拉曼增益介质,然而较低的损伤阈值限制了它的输出功率。
该成果对符合化学计量比的Ge-As-S 硫系玻璃的热性能、折射率、密度、光学带隙、拉曼增益及飞秒激光损伤以及其性能间的相互关系进行了研究。经计算Ge-As-S 系列玻璃的拉曼增益是SiO2玻璃的100~300倍,如图1所示。在功率为33mW脉宽150fs波长为3μm的激光照射下对样品进行损伤实验,所得损伤的形貌图如图2所示。研究发现,加入Ge元素可以提高该系列玻璃的损伤阈值。对损伤前后拉曼光谱进行对比发现,玻璃结构由As2S3变为As2S2,并出现了Ge-O,As-O结构。对损伤内外局部进行mapping测试,发现损伤后S元素含量减少而其余元素均有所增加,说明S元素在激光照射下局部高温发生了气化且表面发生了氧化。该研究证明了Ge-As-S 系列玻璃的抗损伤性能比As2S3的要高且适用做拉曼增益介质。
图1. Ge-As-S系列玻璃与SiO2玻璃拉曼增益对比图
图2. 损伤后在显微镜(左)、3D模式(中)、扫描电镜(右)下的形貌图。