稀土元素掺杂的YAG晶体是最优秀的固态激光增益介质之一，具有高增益、高硬度、良好的化学稳定性和高热传导性等特点。通过掺杂各种稀土元素，可以在近红外至中红外波长范围（1微米至3微米）内发射激光，在传统的固体激光器中有广泛的应用。然而，YAG晶体的高稳定性和高硬度使得它难以通过化学和物理手段进行微纳加工，从而限制了其在微纳激光系统中的应用。为了解决这个问题，研究团队将碳离子注入到Nd: YAG晶体内，形成了一个缺陷层，利用这个缺陷层加速了化学腐蚀作用，成功地将厚度为1微米的Nd: YAG单晶薄膜从Nd: YAG块状晶体中剥离出来，最大剥离面积为10 × 0.1 mm2。基于这个晶体薄膜，他们制备了直径为30微米的耳语回廊模式固态微腔激光器，微腔的Q值为2.8 × 105。微腔激光的最大输出功率为1.1 mW，最大光光转化效率为12.4 %，这些参数是目前报道的微腔固态激光器的最大值。此外，研究人员还制造了独特的偏心微腔，实现了有效的自由空间泵浦光耦合，促进了微腔与波导的集成。这项研究为构建紧凑型光子源提供了一个新路径。
该工作得到了国家自然科学基金的资助，以及晶体材料国家重点实验室的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-023-01264-6
微腔固态激光器制备流程
