中文摘要：

人眼安全1.5微米波段激光在医疗、遥感探测、通讯、雷达成像等方面具有重要的应用前景，是目前固体激光领域中研究的热点。采用高功率LD或Er光纤谐振泵浦Er晶体激光器，具有量子效率高(大于90%)、废热产生少、储能大等特点，是目前实现高效、大能量、高光束质量1.5微米波段连续和高重频调Q激光输出的最佳途径。本项目提出的低对称双格位Er:GYSO混晶激光晶体具有Er离子基态能级劈裂大、量子缺陷小、1.5微米波段吸收和发射谱带宽、线偏振激光输出等特点，是一种新型高效1.5微米波段谐振泵浦激光晶体。项目主要研究Er:GYSO晶体的分子优化设计及制备、结构、光学光谱等特征，通过优化晶体组分和微结构、Er浓度、晶向等，以实现Er:GYSO晶体1.5微米波段高效谐振泵浦激光输出。本项目的实施不仅对发展1.5微米波段激光器具有重要意义，而且对研究探索其它新型高效谐振泵浦激光晶体具有重要的科学意义。

结论摘要：

人眼安全1.5μm波段激光在医疗、遥感探测、通讯、雷达、成像等方面具有重要的应用前景，是目前固体激光领域中研究的热点。本项目系统开展了具有双格位、低对称、强晶格场Er3+离子掺杂的稀土正硅酸盐晶体Er3+:Re2SiO5(Re=Gd3+、Lu3+)和Er3+:GYSO等谐振泵浦激光晶体的生长、物化性能、光谱以及激光性能等研究工作，主要取得了如下研究成果 1） 成功生长出了不同Er离子浓度掺杂的Er3+:Lu2SiO5(Er:LSO), Er3+:Gd2SiO5 (Er:GSO), Er3+:GdxY2-xSiO5 (Er:GYSO)等谐振泵浦激光晶体；Er离子典型浓度为0.3-0.5at%，晶体的尺寸大于Φ35mm×40mm。 2） 系统研究了Er3+:Re2SiO5(Re=Gd3+、Lu3+)和Er3+:GYSO晶体中Er离子的分凝系数、晶格结构、热力学性能、解理等物理化学性能。研究表明，Er:GYSO混晶晶格中，Y离子的引入可以减弱GSO的解理特性，但使其室温下的热导率也随之减少。Er3+:G0.7Y0.3SO晶体[010]方向室温下的热导率为2.7Wm-1k-1，低于纯GSO晶体[010]方向的热导率3.0W/(m？k)，也低于Er3+:LSO晶体[010]晶向的热导率为5.3 Wm-1k-1。 3） 采用JO理论以及实验方法系统研究了Er:LSO,Er:GSO,Er:GYSO等激光晶体的光谱特征，室温光谱研究表明，Er:LSO晶体由于具有较强的晶体场参数使得该晶体在1485nm处的吸收截面为0.72×10-20cm2，半高宽达12.5nm；而Er3+:GSO/GSYO晶体的最强吸收峰位于1529nm，半高宽均大于5nm。 4） 采用精密低温光谱研究确立了Er3+:GSO晶体的精细能级结构，其基态斯塔克劈裂值达626 cm-1，零声子线为6540cm-1，并估算了Er3+离子占据GSO晶体格位1和格位2的比例为17:1。 5） 首次在常温下用1536nm的连续激光泵浦Er3+:LSO晶体，在激光实验未有优化的条件下实现了1.6μm的激光输出，斜率效率为16%；输入功率为4.5W时，获得了600mW的最大输出功率。本项目对发展新型Er离子在双格位强场稀土正硅酸盐激光晶体具有重要的参考意义，对发展1.5um波段的谐振泵浦激光也具有相当促进作用