近期，中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部激光晶体研究中心在Nd:GYSAG ((Gd_0.6Y_0.4)₃Sc₂Al₃O₁₂) 激光晶体研究方面取得进展，相关成果以“Efficient discrete tuning lasers of Nd:GYSAG crystal in 1μm wavelength region”为题发表于Infrared Physics & Technology。

传统掺钕石榴石激光晶体（如Nd:YAG）因基质结构有序，发射光谱线宽较窄 (~1 nm)，制约了多波长激光输出能力。

研究团队基于钆钪铝石榴石 (GSAG) 体系，创新性引入Y³⁺离子形成钆钇钪铝石榴石 (GYSAG),有效拓展了激光介质光谱带宽，提高了多波长激光输出能力。首次生长出1.2 at %Nd:GYSAG 晶体，研究了晶体光谱性能和激光特性。采用平凹谐振腔，获得了波长为1.062 μm斜率效率为51%的连续激光，在9.09 W的吸收泵浦功率下，输出功率达到4.61 W。根据晶体光谱特性，设计了三镜折叠腔，在腔内插入双折射滤波片进行了离散调谐激光实验，在1048–1120 nm范围内精准分离出9个特征波长，分别对应1048.1、 1060.3、 1062.2、 1065.7、1074.2、1099.4、1107.0、1112.5、1119.9 nm。与Nd:GSAG 晶体相比，Nd:GYSAG 可以获得更高的输出功率和效率以及更多调谐波长的激光。研究结果表明： Nd:GYSAG 是一种可产生多波长激光的新型晶体材料，适用于同时需要多种激光波长的复杂应用场景。

该研究工作得到了国家自然科学基金委等项目的支持。

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图1. Nd:GYSAG晶体不同输出透过率连续激光结果

图2. Nd:GYSAG晶体的离散调谐激光及对应光谱

(a) 1048.1、1060.3、1062.2、1065.7、1074.2、1107.0 nm;

(b) 1099.4、1112.5、1119.9 nm。