Er3+,Yb3+:YAl3(BO3)4晶体的光谱性质研究

采用助熔剂法生长了Er3+,Yb3+共掺的YAl3(BO3)4晶体,测量了晶体的室温吸收谱.由此吸收谱,根据JuddOfelt理论计算了Er3+在Er3+,Yb3+:YAl3(BO3)4晶体中的强度参数、自发辐射几率、积分发射截面等参数.强度参数为Ω2=2.44×10-20cm2、Ω4=2.00×10-20cm2、Ω6=6.10×10-20cm2.研究了晶体的荧光特性,并在976nm激光泵浦下得到了上转换绿色荧光.     

双掺Er~(3+)/Yb~(3+)∶Sr_3La_2(BO_3)_4晶体的生长与光谱特性

采用提拉法生长了尺寸为20mm×30mm的Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体,研究了Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体的吸收光谱和荧光光谱。根据Judd-Ofelt理论分析并计算了辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数,获得的唯象参数为:Ω2=15.59×10-20cm2,Ω4=2.25×10-20cm2,Ω6=1.49×10-20cm2。在Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体中Er3+在1533nm处发射跃迁截面为7.88×10-21cm2,Er3+的4I13/2→4I15/2能级跃迁的荧光寿命和辐射寿命分别为0.728ms和4.24ms,结果表明Yb3+对Er3+有敏化作用,提高了对泵浦光的吸收能力,Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体可望作为1.55μm波段的一种有潜力的激光材料。     

Yb3+: Sr3Gd(BO3)3激光晶体的生长和光谱特性

采用提拉法(Czochralski)生长出了掺Yb3+的Sr3Gd(BO3)3晶体,晶体尺寸达到:25 mm×30 mm.测量了Yb3+: Sr3Gd(BO3)3晶体的吸收谱、荧光谱以及荧光寿命.Yb3+: Sr3Gd(BO3)3晶体在975 nm有一半峰宽为7 nm的强吸收峰,π谱的吸收跃迁截面σa=7.28×10-21 cm2,在1040 nm的发射跃迁截面σe=1.43×10-21 cm2.辐射寿命为1.46 ms, Yb3+浓度为13 at;时的荧光寿命f=2.14 ms,Yb3+浓度为0.5 at;时的荧光寿命f=1.21 ms.     

掺铒硼酸钙氧钆(GdCOB:Er)晶体的光谱分析

生长并测量了新型激光晶体GdCa4O(BO3)3:Er(简称GdCOB:Er)的透过谱,计算了Er3+离子在晶体中的吸收截面.由积分吸收截面的公式拟合出唯象强度参量Ω2＝2.531×10-20cm2,Ω4＝2.716×10-20cm2,Ω6＝1.891×10-20cm2,并应用Judd-Ofelt理论计算出振子强度fJ,J、辐射跃迁几率AJ,J、荧光辐射寿命τ及积分发射截面σ.并根据这些光学参量,讨论了GdCa4O(BO3)3:Er晶体用作激光晶体的可能性.     

Nd~(3+)掺杂的Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体光谱特性研究

采用提拉法生长出25mm×40mm的Nd3+∶Sr3Y2(BO3)4晶体,测试了该晶体的吸收光谱、荧光光谱及荧光寿命。结果表明:Nd3+∶Sr3Y2(BO3)4晶体在807nm附近有最强的吸收峰,其半峰宽(FWHM)为16nm,宽的吸收半峰宽适合于LD泵浦;从荧光光谱得到发射波长分别为910.8nm、1065.2nm和1399nm的荧光峰。根据吸收和荧光光谱,计算了晶体的吸收截面和发射截面。采用J-O理论计算了Nd3+在Sr3Y2(BO3)4中的强度参数、各能级的振子强度、自发辐射几率、荧光分支比等参数。计算结果表明,其强度参数Ω2=3.816×10-20cm2,Ω4=10.895×10-20cm2,Ω6=12.44×10-20cm2,辐射寿命为104μs,量子效率η=49.7%,荧光分支比β1(0.88μm)=0.429,β2(1.06μm)=0.461,β3(1.35μm)=0.107,β4(1.88μm)=0.003。     

Cr:Nd:YCa4O(BO3)3光谱参数的计算

采用Czochralski法生长了透明均匀的Cr:Nd:YCaO(BO3)3晶体,生长的晶体尺寸为φ42.5×50mm,生长参数为提拉速度为0.6mm/h,转速为25r/min.测定了其室温吸收谱.根据Judd-Ofelt理论拟合了Nd3+离子的强度参数Ωλ:Ω2=0.734×10-20,Ω4=6.814×10-20,Ω6=2.476×10-20;并计算了各能级跃迁的自发辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比.其中4F3/2能级的寿命τtot=271.64μs,4F3/2→4I9/2的荧光分支比βc=58.01;.并对实验结果进行了讨论.     

Er3+掺杂钨酸铅晶体的发光和光谱特征

本试验测试了Er3 掺杂钨酸铅晶体(PbWO4:Er3 )的吸收光谱,依据J-O理论,首次计算报道了光谱项特征:J-O强度参数、量子荧光效率、荧光分支比等,Ω2=3.75×10-20cm2,Ω4=0.67×10-20cm2,Ω6=0.41×10-20cm2。计算证实,PWO:Er3 中几乎有80%的激发能量非辐射跃迁转移致4I13/2能级,4I13/2的计算寿命是5200μs,J-O计算显示,在PWO中产生4I13/2→4I15/2和发射1.53μm.有高的几率。讨论了不同浓度Er3 掺杂对于吸收系数和PbWO4晶体光学吸收边的影响,讨论了Er3 掺杂PbWO4晶体的光致发光和X射线激发发光光谱,PbWO4:Er3 晶体中存在着从PbWO4基质到Er3 离子的能量传递,发光光谱的分析表明,这种能量传递是共振能量传递。     

PSN-PMN-PT∶Er3+晶体Judd-Ofelt理论分析

为了探索Er3+在铁电晶体场中的发光特性,采用高温溶液法生长了Er3+掺杂Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3弛豫铁电单晶.该晶体在紫外-可见-近红外吸收光谱380～1800 nm波段出现了7个吸收峰;在980 nm泵浦光源照射下,该晶体的发射光谱出现了强绿光和强红光上转换发射带,分别对应于Er3+的4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁;利用Judd-Ofelt理论计算了晶体的振子强度三参数(Ω2＝2.54×10-20 cm2,Ω4＝1.36×10-20 cm2,Ω6 ＝2.38× 10-20 cm2)以及Er3+在PSN-PMN-PT晶体场中的跃迁几率、能级寿命和荧光分支比.研究结果表明 PSN-PMN-PT∶Er3+弛豫铁电晶体是一种新型发光晶体.     

PMN-PT:Er3+铁电晶体的光谱特性与J-O理论分析

为了探索Er3+在Pb(Mg1/3Nb2/3)-PbTiO3弛豫铁电晶体场中的发光特性,采用高温溶液法生长了PMN-32PT:Er3+弛豫铁电单晶,测试并分析了该晶体的微观形貌、相结构、吸收光谱与上转换发射光谱,利用Judd-Ofelt理论计算了Er3+在PMN-32PT晶体场中的J-O振子强度参数.该晶体四方相晶胞参数为a=0.4023 nm,c=0.4033 nm,V=0.06523 nm3,单斜相晶胞参数为a=0.4035 nm,b=0.4032 nm,c=0.4031 nm,V=0.06557 nm3.振子强度参数Ω2=1.77×10-20 cm2,Ω4=1.50×10-20 cm2,Ω6=0.79×10-20 cm2,δrms=0.18×10-6;4 I11/2的理论能级寿命τ=1.75 ms.样品晶体在980 nm光源激发下,发射出了很强的绿光(552 nm).研究结果表明PMN-PT:Er3+单晶是一种性能优异的新型发光晶体.     

Nd:YbVO4晶体的拉曼光谱和荧光光谱研究

用群论的方法计算了Nd:YbVO4晶体的拉曼活性振动模数目,在室温下测得了其极化拉曼谱线,并指认了在不同几何配置下,各振动模式所对应的频率.同时,测得了室温下晶体的吸收谱,得到了中心波长为808 nm吸收峰的半高宽为12 nm,并在J-O理论的基础上计算了晶体的光学参数,其三个晶场参数分别为Ω2=6.88945×10-20 cm2、Ω4=4.13394×10-20 cm2、Ω6= 4.54503×10-20 cm2,并由此得到4F3/2能级的荧光寿命为178.69 μs,1062 nm处的荧光分支比为48.85;,积分发射截面为2.7867 10-18 cm2.分别在808 nm、940 nm激发下测得晶体室温发射谱,观察到了Nd→Yb以及Nd←Yb间的能量传递现象.     

上转换激光晶体Er:BaY2F8的生长与光谱分析

报道了上转换激光晶体Er:BaY2F8以及Er,Yb:BaY2F8的温度梯度法生长及其光谱参数分析.所得到的Er:BaY2F8晶体的直径为13 mm,长度达40 mm,是目前国内最大的此种晶体.测试了晶体的吸收光谱,吸收光谱中Er离子的特征吸收峰清晰可辨.根据J-O理论的计算,得到了唯象的晶场参数Ωi( i=2,4,6),其数值分别为1.43×10-20 cm2,0.49×10-20 cm2和1.36×10-20 cm2.重点分析了Er:BaY2F8晶体的各能级的荧光寿命,较之氧化物有很大的提高,其中4I11/2能级的寿命约为5 ms,这样大的荧光寿命对于上转换激光的形成极为有利.     

NaGd(MoO4)2单晶及其钕离子掺杂的晶体生长和性能分析

使用提拉法生长了φ15 mm ×40 mm的掺Nd3+∶NaGd(MoO4)2以及纯的NaGd(MoO4)2晶体,通过XRD分析了晶体的结构.测量了晶体的TG-DSC曲线以表征晶体的热学性质,晶体的熔点为1182℃,比热为0.51 J/g·K.测量了晶体的拉曼光谱,其拉曼频移为886 cm-1.研究了Nd3+∶NaGd(MoO4)2的吸收光谱和荧光光谱,在806 nm谱带的吸收截面为3.862 × 10-19 cm2,半高宽为17 nm.在1058 nm处的发射截面为2.900×10-20 cm2.运用J-O理论,获得振子强度参数(Ω2,Ω4,Ω6),跃迁几率,荧光分支比,辐射寿命等参数.     

掺钬铌酸锂晶体光谱性能研究

采用提拉法得到了纯LiNbO3和掺杂量为2mol;的Ho:LiNbO3晶体.测试了Ho:LiNbO3晶体的吸收光谱、光致发光光谱,采用620nm激发波长得到了523nm的上转换荧光.利用Judd-Ofelt理论计算出在LiNbO3中的强度参数Ω2=27.4×10-20 cm2、Ω4=7.45×10-20 cm2、Ω6=27.1×10-20 cm2,并由此计算了5G4→5I8、5S2→5I7、5F3→5I8处的自发辐射跃迁几率和积分发射截面.     

Nd:LuVO4晶体光谱参数的计算及其分析

测定了Nd:LuVO4晶体的室温吸收谱;根据Judd-Ofelt理论拟合了Nd3+离子的三个晶场调节参数Ωt(t=2,4,6)的值分别为8.235×10-20cm2,4.683×10-20cm2,6.090×10-20cm2;计算了各个能级跃迁的谱线强度、振子强度、吸收截面等,进而计算了4F3/2态的自发跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面,并对结果作了分析.     

Er∶LaAl3(BO3)4晶体的生长和光谱性质研究

采用助熔剂法生长了Er: LaAl3(BO3)4晶体.LaAl3(BO3)4晶体属正交晶系,晶胞参数a=0.93586(4) nm,b=0.79904(3) nm,c=0.43626 (6) nm,V=0.34595 nm3.测量了晶体在室温的吸收光谱和荧光光谱.该晶体吸收光谱能级丰富;在1533 nm波长处有较强的荧光光谱,对应于4I13/2→4I15/2的能级跃迁;晶体的荧光寿命为2.72ms.研究了晶体的热学性质,室温时的比热容大约为0.595 J/g·℃.     

掺铒近化学计量比铌酸锂晶体的生长与光谱性质

利用提拉法,在富锂熔体中生长了质量良好的掺铒近化学计量比铌酸锂单晶,生长的晶体尺寸为35×25mm,测量了晶体的室温吸收谱,并根据Judd-Ofelt理论,拟合出晶体场唯象强度参数:Ω2＝5.37×10-20cm2,Ω4＝2.98×10-20cm2,Ω6＝1.92×10-20cm2.计算了各能级的跃迁辐射几率AJ,J',振子强度PJ,J',辐射寿命τ,荧光分支比βJ'等,并根据这些光学参量讨论了该晶体的部分性能和应用前景.     

Nd3+:Na3La9O3(BO3)8晶体生长和光谱性能

采用顶部籽晶法生长Nd3+:Na3La9O3(BO3)8 晶体.在室温下测试了吸收光谱、发射光谱和荧光寿命.应用Judd-Ofelt理论评价了Nd3+:Na3La9O3(BO3)8晶体的光谱性能.812 nm处较宽的吸收峰适合AlGaAs LD泵浦的吸收.分别计算了Nd3+离子的唯象强度、谱线强度、辐射寿命、荧光分支比和荧光量子效率.     

Nd∶Y_3Al_5O_(12)透明激光陶瓷的光学性能

采用固相合成法制备了Nd:Y3Al5O12(Nd:YAG)透明激光陶瓷.用V型棱镜法测量了Nd:YAG陶瓷的折射率.用干涉仪测量了陶瓷的光学均匀性.测试了Nd:YAG透明陶瓷的透过光谱、吸收光谱和荧光光谱,在1064 nm的直线透过率达到80%以上,并计算其吸收系数、吸收截面和发射截面.根据Judd-Ofelt理论,拟合出晶体场强度参数Ωt(t=2, 4, 6)为:Ω2=0.32×10-20 cm2, Ω4=2.72×10-20 cm2, Ω6=5.39×10-20 cm2.荧光辐射寿命τrad为248.61 μs,计算的荧光分支比β为:β1=34.613%, β2=52.814%, β3=10.697%, β4=0.621%.并将Nd:YAG陶瓷的吸收光谱、荧光光谱与Nd:YAG单晶进行了对比.     

掺镝近化学计量比铌酸锂晶体的光谱性质

利用提拉法,在锂铌比为58.5/41.5的富锂熔体中生长了质量良好的掺镝近化学计量比铌酸锂(Oy:NSLN)单晶,生长晶体的尺寸为φ25mm×35 mm.测量了晶体的室温吸收谱,并根据Judd-Ofeh理论,拟合出Oy3 离子的晶体场唯象强度参数:Ω2=4.8130×10-20,Ω4 =2.6140 × 10-20, Ω6=2.2448×10-20.计算了各能级的跃迁辐射几率A1,1,振子强度P1,1, 辐射寿命r,荧光分支比β1等,并根据这些光学参量讨论了该晶体的部分性能和应用前景.     

新型复合功能晶体Cd4TbO(BO3)3结构与性能研究

为探索新型复合功能晶体材料,采用高温固相反应法合成了Cd4TbO(BO3)3多晶粉末,并以NaF-B2O3为助熔剂生长出了小晶体.结构分析表明,Cd4TbO(BO3)3晶体属于单斜晶系,Cm空间群,晶胞常数为a=7.982(1) (A)、b=15.806(3) (A)、c=3.487(7) (A)、α=90°、β=100.57°、γ=90°,晶体中的阴离子基团为[BO3].测量了TG-DSC曲线、紫外可见透过光谱、红外光谱、拉曼光谱,并计算了晶体单位体积Tb的含量.结果表明, Cd4TbO(BO3)3晶体在500~1500 nm范围内透过率大于70;.Cd4TbO(BO3)3晶体单位体积含Tb量为4.624×1021/cm3,是磁光晶体TGG单位体积含Tb量的0.3倍.综上表明Cd4TbO(BO3)3是一种有前途的复合功能晶体材料.