通过共掺杂La3+缓冲剂调节Nd3+:CaNb2O6中的Nd3+团簇以改善基频和自受激拉曼散射激光性能：从缺陷化学视角出发的研究案例

摘要： 掺钕晶体中即使低浓度Nd3?也会因Nd3?团簇导致荧光猝灭，从而限制了Nd3?激光器性能。本研究采用提拉法生长了Nd3?:CaNb?O?和Nd3?:La3?:CaNb?O?单晶，通过原子尺度模拟方法验证了RE3?（RE3?=Nd3?, La3?）离子掺杂机制、Nd3?团簇形成过程，并评估了La3?离子作为缓冲剂的可行性。测试表明：Nd3?:CaNb?O?中形成了间距接近临界相互作用距离的Nd3?二聚体；而Nd3?:La3?:CaNb?O?中La3?缓冲剂如预期有效减弱了Nd3?相互作用。得益于La3?缓冲剂的引入，该晶体实现了2.6W基频激光（斜率效率36.5%）及310mW自受激拉曼散射激光（转换效率8.3%、斜率效率9.5%），两项指标均优于Nd3?:CaNb?O?晶体。