激光作為20世紀“四大發明”之一,在科學研究、工業制造、航空航天、生物醫療、國防安全等領域發揮了變革性的、不可替代的關鍵核心作用。當前,激光技術“無所不在”,已廣泛深入到人類生產、生活之中。激光增益介質是激光器的核心和基礎,在激光技術的發展歷程中發揮了“里程碑”作用。其中,固體激光材料主要是以稀土或過渡族金屬離子等作為激活中心的單晶、陶瓷、玻璃等材料,激活離子為能量轉換提供合適能級結構,產生高效的受激輻射,從而實現激光輸出。以固體激光材料為增益介質的激光器具有高功率、高效率、高光束質量、結構緊湊等優點,成為激光技術發展的重要分支。
近年來,我國在固體激光增益材料研究方面取得了一系列重要突破:成功生長的全球最大口徑鈦寶石晶體支撐了10 PW激光系統的建立;自倍頻黃光激光晶體的商品化成為國際上首例復合功能晶體的實用范例;大尺寸YAG晶體/陶瓷、激光光纖為我國大功率激光設備的研制保駕護航;大尺寸高性能釹玻璃、Yb∶CaF2晶體的研制使重頻超強激光技術的實現成為可能;寬光譜增益玻璃已成為高通量光通信和放大技術進步的增益材料保障。
探索無止境,應用無極限。激光增益材料一方面不斷向大尺寸、超大尺寸發展,推動材料制備技術的持續發展;另一方面正在向多維度發展,包括二維薄膜、一維光纖、零維納米晶等,開拓了激光材料的新領域。本專刊聚焦“固體激光增益介質”,特別邀請了國內部分專家、學者撰寫論文,展現了在可見光、中紅外波段激光材料、光通訊光纖激光材料、微納增益介質材料和微納激光技術等方面的最新研究進展和成果。由于時間和篇幅所限,很多優秀的研究未能及時收錄在本專刊中。希望本專刊能夠拋磚引玉,為促進我國固體激光增益介質材料和先進激光技術的研究與應用發展提供有益參考。