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作者：林可;张雅馨;吴闻杰;李琳;林长浪;曾黄军;聂海宇;李志强;张戈;李真;张沛雄;陈玮冬;陈振强;
单位：广东省晶体材料和晶体激光技术与应用工程技术研究中心;中国科学院福建物质结构研究所功能晶体与器件全国重点实验室;广东省光纤传感与通信技术重点实验室;暨南大学物理与光电工程学院;
摘要：超短脉冲激光因在精密加工、生物医学等领域广泛的应用而备受关注，其发展高度依赖于具有宽带增益光谱的激光增益介质。相比激光玻璃，掺稀土离子的无序激光晶体兼具宽带增益光谱与优异的稳定性，是产生超短脉冲激光的理想增益介质。然而，混晶组分、晶体结构及其对发射带宽及中心配体对称性间的构效关系仍缺乏系统认知。本文对多个掺镱混晶体系，包括Yb∶Y_2(Ca,Mg)_3(SiO_4)_3、Yb∶Ca(Y,Gd)AlO_4(Yb∶CALYGO)及Yb∶（Gd,Y）AlO_3(Yb∶GYAP)，开展了系统分析，揭示了混晶组分比例、结构无序度与Yb~(3+)增益带宽之间的内在规律。在此理论指导下，成功生长了Yb∶CALYGO和Yb∶GYAP单晶，并分别实现了25和23 fs的超短脉冲激光输出。本研究为超快无序激光晶体的理性设计与其在超快激光应用中的性能优化提供了关键理论支撑和有效实现途径。
关键词：超短脉冲激光;;第一性原理计算;;结构发光关系;;Yb~(3+)掺杂;;无序激光晶体
基金资助：国家自然科学基金（62375106,51972149,51872307,51702124）;; 广州市科技计划（2024A03J0240）
