双掺质KTP晶体倍频效应的研究

采用激光粉末倍频法,对掺入相同浓度Nb5+离子(1;)和相同浓度Nd3+,Yb3+,Tm3+等稀土离子(3;)的KTP-K6体系中生长的Nb:Nd:KTP,Nb:Yb:KTP和Nb:Tm:KTP双掺晶体进行了粉末倍频效应测试.结果发现,3种双掺质KTP晶体的粉末倍频效应较之KTP均有所提高.     

Nb∶KTiOPO4晶体的生长和倍频性能

通过研究晶体生长工艺参数对Nb∶KTiOPO4(Nb∶KTP)晶体生长的影响,用熔盐顶部籽晶法获得尺寸为55mm×25mm×5mm的Nb∶KTP透明单晶.研究中发现熔体的温度梯度、籽晶和降温速率将严重影响Nb∶KTP晶体的生长.Nb离子的引入不利于Nb∶KTP晶体的生长,尤其是造成晶体易开裂,且沿a轴方向生长速度非常缓慢.同时,Nb的引入大大改变Nb∶KTP晶体的倍频性能.掺杂Nb浓度的摩尔分数为13;时,Nb∶KTP晶体的倍频的Ⅱ型相位匹配的截止波长缩短至937nm,且有效产生469nm倍频蓝光;掺杂Nb浓度的摩尔分数为3;时,Nb∶KTP晶体对Nd∶YAG的1.0642μm激光倍频的最佳相位匹配角为θ=88.32°,()=0°,非常接近90°非临界相位匹配方向.     

单掺Rb+和Cs+的KTP晶体生长及其电导率

采用高温溶液降温法在掺质浓度均为5mol;的KTP-K4溶液中分别生长了单掺Rb+和Cs+的KTP晶体,发现掺质改变了晶体生长习性,在相应生长体系中掺质Rb+和Cs+的分配系数分别为O.646和0.08,掺质KTP晶体的晶胞参数a0和b0比纯KTP晶体者略有增长.通过掺Rb+或Cs+,KTP晶体的c向电导率明显降低,但晶体在350～1100nm范围内的光透过性质未受影响.     

Nb：KTiOPO4晶体的生长和倍频性能

通过研究晶体生长工艺参数对Nb∶KTiOPO4(Nb∶KTP)晶体生长的影响,用熔盐顶部籽晶法获得尺寸为55mm×25mm×5mm的Nb∶KTP透明单晶.研究中发现熔体的温度梯度、籽晶和降温速率将严重影响Nb∶KTP晶体的生长.Nb离子的引入不利于Nb∶KTP晶体的生长,尤其是造成晶体易开裂,且沿a轴方向生长速度非常缓慢.同时,Nb的引入大大改变Nb∶KTP晶体的倍频性能.掺杂Nb浓度的摩尔分数为13%时,Nb∶KTP晶体的倍频的Ⅱ型相位匹配的截止波长缩短至937nm,且有效产生469nm倍频蓝光;掺杂Nb浓度的摩尔分数为3%时,Nb∶KTP晶体对Nd∶YAG的1.0642μm激光倍频的最佳相位匹配角为θ=88.32°,()=0°,非常接近90°非临界相位匹配方向.     

Al^3＋：KTP晶体生长及其相关性质研究

采用高温溶液法生长不同掺质浓度的Al3 :KTP晶体,以等离子体发射光谱法测定晶体中Al3 的含量,并计算出Al3 在相应生长体系中的分配系数.采用X射线粉末衍射和粉末倍频法分别测定了所生长晶体的晶胞参数和倍频效应,结果表明随着晶体中掺质浓度的增加,晶胞参数逐渐减小,而倍频效应呈现略微增强的趋势.     

掺质KTP型晶体生长与性能研究

采用高温溶液法生长了含掺质离子Zr4+,Ga3+的单掺和双掺系列KTP型晶体.晶体生长过程中发现Ga掺入溶液后,体系更加稳定,容易生长出光学质量的晶体;而Zr掺入溶液后体系稳定性降低,晶体生长较困难.用等离子体发射光谱测定了各掺质离子在晶体中的含量,计算出掺质离子的分配系数,发现生长体系中Ga无论是在高掺入量还是低掺入量的情况下,Ga在晶体中的含量都十分稳定.测定了晶体的晶胞参数、紫外-可见-红外吸收光谱,测定的结果发现,晶胞参数均变化不大,在吸收光谱中Ga:KTP在可见光谱区有少量的光吸收,而Zr:KTP晶体是无色透明的.通过粉末倍频实验发现,Zr的掺入有助于晶体倍频转换效率的提高.通过晶体c轴向离子电导率的测试发现,Ga的掺入使c轴向电导率降低了大约3个数量级.双掺Zr和Ga的晶体是性能更为优良的掺质KTP型晶体.     

Ga3+:KTP晶体c向电导率的研究

采用ICP-AES法测定了Ga3+:KTP晶体中掺质Ga3+离子含量,并由此得出Ga3+离子在相应晶体生长体系中的平均分配系数为0.0373;采用静电计和多频测试仪测定并计算出Ga3+:KTP晶体c向的电导率,将其与纯KTP晶体者进行比较.结果发现,Ga3+:KTP晶体c向电导率比纯KTP晶体c向电导率在交流情况下最大降低了两个数量级以上.文中对晶体c向电导率的降低机理进行了探讨.     

掺杂对磷酸钛氧钾单晶拉曼光谱的影响

本文研究了掺金属元素Ce和Nb的磷酸钛氧钾(KTiOPO4,简称KTP)晶体在不同几何配置下的拉曼光散射.讨论了掺杂对KTP拉曼光谱的影响.拉曼光谱大的散射强度说明晶体有大的非线性光学特性.从掺铈和掺铌KTP中氧八面体和氧四面体相对于KTP的频率位移可知,稀土金属离子Ce比Nb离子对KTP拉曼光谱的影响更大.     

水热法和熔盐法生长的Nb: KTP晶体成分和结构研究

利用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱、X射线衍射分析、显微激光拉曼光谱等测试手段研究了掺铌磷酸钛氧钾(Nb: KTP)晶体成分对结构的影响,分析比较了水热法和熔盐法生长的Nb: KTP晶体中Nb的含量及分布特征、晶体结构和化学键特征峰的变化等.结果表明:由于Nb的影响和NbO6八面体的收缩效应,Nb: KTP晶体的轴长发生了微小变化,晶胞体积有所减小,TiO6八面体和PO4基团的拉曼特征峰有不同程度漂移,其中水热法和熔盐法Nb: KTP晶体的有效分凝系数分别为0.268和0.348.同时,研究指出在Nb: KTP晶体生长时,应确定合理的掺Nb量.     

水热法掺铌KTiOPO4晶体的形貌和缺陷研究

采用水热法在双温区加热炉中以Z-切向晶片为籽晶生长了掺铌KTiOPO4单晶(Nb∶KTP),得到尺寸为24.7mm×14.7 mm×42.6 mm的透明晶体。研究了Nb∶KTP水热条件下的生长习性和宏观、微观缺陷,通过其与纯KTP的透过谱的对比,对晶体质量进行了初步评估,与高质量的水热高抗灰迹KTP晶体有相当的质量。     

Nd^3＋：KGd（WO4）2激光晶体的研究

合成了一系列不同Nd     

大尺寸高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体的光谱性质

由于Nd3 离子半径0.112nm和Y3 离子半径0.101nm相差10.9%,使得Nd3 离子非常难于进入YAG晶体中。我们用温度梯度法生长了大尺寸高浓度(2.8 at%)的Nd:YAG晶体,同时与用提拉法Nd:GGG晶体进行了比较。分析了高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体浓度猝灭问题。研究了不同浓度掺杂的猝灭效应。在同样的掺杂浓度下,我们发现它们的猝灭程度不同,其原因是两种晶体中ΔE(m is-)m和ΔE(m i s )m不同。     

Growth,Characterization and Non-Critical Phase-Matching of Niobium-Doped KTP Crystals

A series of niobium doped KTP (Nb: KTP) crystals has been grown. XRD and DTA experiments show that the Nb: KTP crystal structures do not differ from that of KTP (within experimental error) and that the melting points of the crystals increase with increasing Nb content. Synchrotron radiation topography revealed that the main defects of the crystals were growth sector boundaries, growth striations, inclusions and dislocations. Second harmonic generation experiments were performed using a 12.2% Nb:KTP and the d₁₅ and d₂₄ values of csystal were determined to be (3.7 ± 0.4) and (8.3 ± 0.8) × 10⁻⁹ esu, respectively. The relationship between phase-matching angle and Nb content for a 1.064 μm laser was determined and in the case of a 4.0% Nb:KTP crystal, non-critical phase matching was realized.     

A survey of research on KTP and its analogue crystals

This paper reviews the growth and properties of KTiOPOP₄ (KTP) and its analogue crystals including its isomorphous crystals and doped crystals. Based on the calculation of the refractive indices and phase matching of KTP crystals, it is shown that non-critical phase matching can be achieved theoretically. In a 4%Nb-doped KTP crystal, non-critical phase matching was obtained with a pulsed Nd:YAG laser in an efficiency of ca. 4%. Most of the isomorphous and doped KTP crystals possess similar physical, optical and nonlinear optical properties as those of KTP.RbTiOPO₄, KTiOASO₄ and RbTiOASO₄ crystals have better electrooptical figure of merit and RbTiOPO₄ crystals have a fast ion conductor character. Some doped KTP crystals have shown high second harmonic generation efficiencies and damage thresholds. But the homogeneity of KTP analogue crystals is poorer than that of KTP. On the base of damage threshold tests using a CW Argon laser, it is concluded that the best second harmonic generation crystal among all the KTP analogue crystals is still KTP itself. Special care must be taken to eliminate impurity centers to avoid the formation of gray track and photorefractive centers.     

一族Nd:YxGd1-xVO4混晶性质比较及其调Q性能研究

Czoehralski法成功生长了一系列不同Cd／Y的低掺杂Nd：YxGd1-xVO4混晶，并对它们的一些基本性质进行了比较，发现随着Gd含量的增加，晶体晶胞a，c轴常数呈线性增长，故YVO4和GdVO4晶体可以实现无限互溶。少量Gd掺杂可使混晶晶体比热和荧光寿命增大，并有效地增强了其荧光强度。我们对该晶体的低功率泵浦下的Cr^4 ：YAG调Q激光性能也进行了研究，发现Nd：YxGd1-xVO4混晶具有良好调Q性能。     

水热法KTP晶体生长与宏观缺陷研究

本文报道了水热法KTP晶体的生长工艺及晶体生长形态,系统研究了水热法KTP晶体的宏观缺陷,其宏观缺陷主要为添晶、生长脊线、裂隙和包裹体.提出了晶体生长工艺的改进措施,如提高原材料和试剂的纯度、调整籽晶的悬挂方式、减少籽晶的尺寸等,都可以减少晶体的宏观缺陷,提高晶体的质量.//(011)切向的籽晶生长的晶体质量较高,且能很好地应用于激光器件中.     

Nd3+∶YCa4O(BO3)3单晶的坩埚下降法生长与光谱性能

Nd3+:YCOB单晶是在激光调制技术上具有重要应用价值的自倍频光学材料.采用高温固相反应合成Nd3+∶YCOB多晶粉体,再通过垂直区熔处理制备出高纯度Nd3+∶YCOB晶粒料,采用坩埚下降法生长出1mol;、2mol;和5mo1; Nd3+掺杂比例的系列Nd3+∶ YCOB单晶.测试表征了所生长单晶试样的光谱性能,包括吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减时间.在808 nm红外光源激发下,Nd3+∶YCOB单晶显示出中心波长1064 nm的强荧光发射,其荧光寿命为157～162μs,证实1064 nm强荧光发射随Nd3+掺杂浓度加大而明显增强.     

碳酸钙镁石家族非线性光学晶体研究进展

自倍频晶体是将激光和非线性光学效应集于一体的一类晶体,可以实现波长变换、调幅、开关、记忆等功能,被广泛应用于光电子、光通信、激光等领域。然而现有的Nd∶LiNbO₃(Nd∶LN)、Nd∶Na₃La₉O₃(BO₃)₈(Nd∶NLBO)、Nd∶La₂CaB₁₀O₁₉(Nd∶LCB)等晶体由于固有的光折变效应、二次谐波(SHG)输出功率低、光学均匀性差等缺点限制了其进一步的应用,发展新的激光自倍频晶体具有重要的意义和价值。碳酸钙镁石家族硼酸盐晶体由于具有较大的非线性光学(NLO)系数、不易潮解、优异的光学性能和机械性能等优点,近几十年来成为人们重点研究的对象。本文从晶体结构、生长方法、性能、发展趋势等方面,着重介绍了碳酸钙镁石家族REM₃(BO₃)₄(RE为稀土元素La-Lu和Y;M为Al,Ga,Sc)和La_xRE_ySc_z(BO₃)₄(RE=Gd,Y,Nd,Lu,Sm,Tb;x+y+z=3)共取代型硼酸盐非线性光学晶体。对比了不同助熔剂、气氛、方法生长的晶体的紫外(UV)截止边、光学性能、非线性性能的差异。通过改善生长工艺,进行元素掺杂等可以得到光学性能良好、非线性性能显著、有广泛市场应用前景的自倍频(SFD)晶体。     

掺Sr2+溴化铈晶体的生长与闪烁性能研究

采用坩埚下降法生长了直径为25.4 mm的纯溴化铈晶体和0.1%、0.2%和0.5%(摩尔分数)Sr²⁺掺杂的溴化铈晶体。将所生长晶体加工成直径25.4 mm、厚度10 mm的坯件,并进行紫外和X射线激发荧光光谱、¹³⁷Cs源激发多道能谱等测试。结果表明:Sr²⁺掺杂会导致晶体X射线激发下的发射光谱出现轻微红移,而随着Sr²⁺掺杂量的增加,晶体的能量分辨率依次提高,光输出依次降低;当Sr²⁺掺杂量为0.5%时,溴化铈晶体的能量分辨率最高,达3.83%@662 keV,但过高含量的Sr²⁺掺杂会造成晶体生长困难。综合考虑晶体性能和生长情况,Sr²⁺掺杂量为0.2%时较为适宜,所获得的ϕ25.4 mm×25.4 mm CeBr₃∶0.2%Sr晶体封装件的能量分辨率为3.92%@662 keV。