近日，我室研究生余清泉、康世亮副研究员、林常规研究员等在Optics Express发表了题为“Highly Er3+ doped chalcogenide glass with enhanced mid-infrared emission and superior mechanical property”的论文（32(26), 46131-46139, 2024）。文章链接：https://doi.org/10.1364/OE.544914.

       中红外波段(2-5μm)包含了重要的大气传输窗口，在激光传输、生物医学、材料加工、传感等领域具有广泛的应用。硫系玻璃具有宽红外透过范围、低声子能量、高折射率等特点，是实现高效中红外发射的理想增益材料。然而，目前大部分硫系玻璃中稀土离子溶解度较低，力学性能较差，难以实现高增益和承受高功率激光泵浦，这限制了中红外发射强度。研发兼具高掺杂浓度和优良力学性能的硫系玻璃至关重要。

       本研究使用真空熔融淬冷法成功制备了稀土离子浓度高达2.1×1021 cm-3的Er3+掺杂Ga2S3-La2S3-La2O3硫系玻璃。掺入10 mol% Er2S3的玻璃样品在2.7 μm处的中红外发射强度显著提升，并表现出优异的增益特性，发射截面为13.79×10-21 cm2，增益带宽为1.34 × 10−25 cm3。除此以外，该玻璃还具有高的玻璃化转变温度（547.2 oC）和高的维氏硬度（4.82 Gpa）。这些结果表明所制备的Er3+掺杂硫系玻璃在中红外激光领域具有巨大应用潜力。

图1. 掺杂10 mol% Er2S3样品的(a) DSC曲线；(b) 纳米压痕测试结果；(c) 与常见硫系玻璃的维氏硬度和玻璃化转变温度的比较。

图2. 硫系玻璃样品的(a) 中红外发射光谱和(b) 荧光衰减曲线；掺杂10 mol% Er2S3样品的(c) 吸收截面和发射截面以及(d) 增益截面。