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。