近日，来自法国的联合研究团队公布了一种光谱橙色波段（590-625 nm）新型激光器，该成果在流式细胞术与天文激光导星领域展现出应用潜力。目前已刊登于Optics Express期刊上，该研究实现了首例可见光波段掺钐激光器的二极管泵浦，已获得法国国家科研署（ANR）项目支持。
研究团队由卡昂国立工程学院与法国激光器制造商Oxxius的科研人员组成。其研制的掺钐激光源在605 nm波长处实现了23.9 mW连续波输出。论文通讯作者Alain Braun在摘要中指出，“本研究首次报道了由465 nm蓝光GaN半导体激光二极管直接泵浦的可见光橙色掺钐激光器，这为紧凑型低阈值二极管泵浦橙/红色掺钐激光器提供了原理验证。”
橙色激光（590-625 nm）在流式细胞术中可通过扩展荧光探针选择范围提升检测效率，在天文学中589 nm激光导星已常规应用于自适应光学系统的大气畸变校正，603 nm臭氧吸收带特性也使该波段在气体检测领域具有潜力。然而，固态材料要实现兼具高功率连续波输出、优质光束特性与线偏振的橙色激光仍存在技术挑战。
当前解决方案包括采用拉曼激光器的复杂晶体组合结构或倍频半导体碟片激光器。作为替代方案，掺镨/钐稀土离子的晶体可直接产生橙色光谱，无需频率转换器件。研究团队强调：“蓝光GaN激光二极管的技术进步为紧凑型连续波高效激光器提供了新范式，此类系统无需非线性光学元件即可实现。”
尽管掺钐激光器概念可追溯至1979年的红光发射源，但本研究创新性采用氟化钇锂（LiYF4）晶体，较传统设计方案具有更好热性能、更高光学质量及更低制备成本。该团队表示，本研究首次实现了Sm3+掺杂LiYF4晶体在橙色（605 nm）与红色（648 nm）波段的偏振光谱特性分析及激光输出，同时创制了首例二极管泵浦可见光掺钐激光器。
通过优化钐离子掺杂浓度可进一步提升转换效率，延长晶体长度则有望增加输出功率。研究团队总结到，“基于a切向LiYF4晶体的正热透镜效应，未来可开发微芯片级结构的紧凑型二极管泵浦Sm:LiYF4激光器，通过键合腔体组件降低腔内损耗。”
