Yb:Y3Al5O12晶体晶格振动光谱的研究

采用提拉法生长Y3Al5O12(YAG)晶体和Yb3 掺杂原子数分数分别为5%,10%,15%,20%,25%,50%和100%的Yb:Y3Al5O12(Yb:YAG)晶体.系统表征和分析了Yb3 掺杂浓度对拉曼光谱的影响.随着Yb3 掺杂浓度的增加,晶体的振动模式没有明显的变化,晶体结构没有改变;在370 cm-1和785 cm-1附近,振动吸收峰的半峰全宽逐渐增大.分析得出,Yb3 掺杂浓度对晶体的晶格、对称性、荧光寿命均有影响,从而可能影响到晶体的光谱和激光性能.     

Yb：Y3A15O12晶体晶格振动光谱的研究

采用提拉法生长Y3A15O12（YAG）晶体和Yb^3＋掺杂原子数分数分别为5％，10％，15％，20％，25％，50％N100％的Yb：Y3A15O12（Yb：YAG）晶体。系统表征和分析了Yb^3＋掺杂浓度对拉曼光谱的影响。随着Yb^3＋掺杂浓度的增加，晶体的振动模式没有明显的变化，晶体结构没有改变；在370cm^-1和785cm^-1附近，振动吸收峰的半峰全宽逐渐增大。分析得出，Yb抖掺杂浓度对晶体的晶格、对称性、荧光寿命均有影响，从而可能影响到晶体的光谱和激光性能。     

Yb∶Y_3Al_5O_(12)/Y_3Al_5O_(12)复合晶体的制作和光谱性能

采用热键合技术,制作中运用不同的工艺参量制作出12片Yb∶Y3Al5O12/Y3Al5O12(Yb∶YAG/YAG)复合晶体。利用偏光显微镜对其键合界面进行了观察,研究了样品的透射光谱,从而确定出复合晶体合适的制作工艺。通过透射光谱的形状和透射率来表征复合晶体键合界面的质量。研究表明Yb∶YAG/YAG复合晶体键合质量较好,可实现一体化。     

Yb:Y3Al5O12/Y3Al5O12复合晶体的制作和光谱性能

采用热键合技术,制作中运用不同的工艺参量制作出12片Yb:Y3Al5O12/Y3Al5O12(Yb:YAG/YAG)复合.晶体.利用偏光显微镜对其键合界面进行了观察,研究了样品的透射光谱,从而确定出复合晶体合适的制作工艺.通过透射光谱的形状和透射率来表征复合晶体键合界面的质量.研究表明Yb:YAG/YAG复合晶体键合质量较好,可实现一体化.     

Pr^3＋或Sm^3＋掺杂YAG∶Ce的发光特性及其荧光寿命

研究了Pr3 ,Sm3 掺杂对YAG∶Ce发射光谱及其荧光寿命的影响。观察到当掺杂Pr3 时,在609nm处出现Pr3 的发射峰,而掺杂Sm3 时,在616nm处呈现Sm3 的发射峰。掺杂Pr3 或Sm3 增加红光区的发射峰将有利于提高YAG∶Ce荧光粉的显色性。实验中测定了(Y0.95Sm0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.95Pr0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.96Ce0.04)3Al5O12的荧光寿命(τ),观察到在YAG∶Ce中掺入Pr3 或Sm3 使Ce3 的荧光寿命减小。实验结果表明,少量掺杂Pr3 或Sm3 并未引起基质的结构的变化。     

Yb∶YAG晶体的闪烁特性

通过不同Yb3+掺杂浓度(5%~30%,原子数分数)的Yb∶YAG晶体的阴极射线发光谱、衰减时间、光输出及其温度依赖关系的测量,研究了Yb∶YAG晶体的闪烁性能。不同Yb3+掺杂浓度的Yb∶YAG晶体具有不同的光输出和猝灭温度,光输出随Yb3+掺杂浓度的增大而降低,猝灭温度则随掺杂浓度的增大而升高。室温下Yb∶YAG晶体的发光衰减时间较短,均小于50 ns。Yb3+掺杂浓度为5%的Yb∶YAG晶体具有较高的光输出和较低的猝灭温度。     

Yb∶YAG晶体的晶胞参量及Yb~(3+)分凝系数的研究

应用提拉法生长出不同Yb3+ 浓度的Yb3xY3( 1-x) Al5O12 晶体 Yb3+ 离子的分凝系数 1是 1 .0 8±0 .0 1 ,与Yb3+ 离子掺杂浓度无关 研究了Yb3xY3( 1-x) Al5O12 晶体的晶胞参量 ,推导出联系晶胞参量、密度与Yb3+ 离子掺杂浓度的关系方程式     

不同Yb掺杂量的Yb:Y3Al5O12晶体的光谱分析

采用提拉法生长了Yb3+掺杂量分别为5.4at%, 16.3at%, 27.1at%, 53.6at%和100at%的Yb:Y3Al5O12晶体.系统地表征和分析了Yb3+掺杂量对晶体吸收光谱和荧光光谱的影响.随着Yb3+掺杂量的增加,各峰值吸收系数呈线性增加的趋势.应用Smakula公式计算了各吸收峰对应的振荡强度,并分析了Yb3+掺杂量对振荡强度的影响.当Yb3+掺杂量增加到27.1at%时观察到了荧光猝灭现象;当Yb3+掺杂量增加到53.6at%时,荧光光谱的线形发生了很大的变化.     

Yb∶YAG晶体的光谱和激光性能

研究了Yb∶YAG晶体的光谱特性, 通过不同掺杂浓度的Yb∶YAG晶体的荧光寿命的测定, 确定了Yb3+在Yb∶YAG晶体中的最佳掺杂浓度, 用合作上转换机制解释了高浓度掺杂时的荧光浓度猝灭效应, 研究了掺杂原子分数为0.2的晶体微片的激光性能.     

Yb~(3 )离子掺杂浓度对Yb∶YAG晶体发光及荧光寿命的影响

研究了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的发光特性和荧光寿命·Yb3 在YAG晶体中的掺杂浓度分别为5at%、10at%、20at%、30at%·Yb3 离子掺杂浓度越高,Yb∶YAG晶体的吸收系数越大·采用940nm波长的LD泵浦源和TRIAX550荧光谱仪,对这一系列掺有不同浓度Yb3 的Yb∶YAG晶体进行了荧光光谱的测定.结果表明:在1030nm主发光波段的荧光强度以10at%Yb∶YAG的为最强·同时发现它在450nm~680nm波段有明显的可见发光,其强度随Yb3 掺杂浓度的增加而迅速地增强·Yb∶YAG晶体的荧光寿命存在浓度猝灭现象,对猝灭机制进行了分析研究,指出浓度猝灭的主要原因是合作发光和痕量稀土离子的上转换发光·     

Yb3+离子掺杂浓度对Yb∶YAG晶体发光及荧光寿命的影响

研究了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的发光特性和荧光寿命.Yb3+在YAG晶体中的掺杂浓度分别为5at%、10at%、20at%、30at%.Yb3+离子掺杂浓度越高，Yb∶YAG晶体的吸收系数越大.采用940 nm波长的LD泵浦源和TRIA X550荧光谱仪，对这一系列掺有不同浓度Yb3+的Yb∶YAG晶体进行了荧光光谱的测定.结果表明:在1030 nm主发光波段的荧光强度以10at%Yb∶YAG的为最强.同时发现它在450 nm-680 nm波段有明显的可见发光，其强度随Yb3+掺杂浓度的增加而迅速地增强.Yb∶YAG晶体的荧光寿命存在浓度猝灭现象，对猝灭机制进行了分析研究，指出浓度猝灭的主要原因是合作发光和痕量稀土离子的上转换发光.     

Pr3+或Sm3+掺杂YAG:Ce的发光特性及其荧光寿命

研究了Pr3 ,Sm3 掺杂对YAG:Ce发射光谱及其荧光寿命的影响.观察到当掺杂Pr3 时,在609 nm处出现Pr3 的发射峰,而掺杂Sm3 时,在616 nm处呈现Sm3 的发射峰.掺杂Pr3 或Sm3 增加红光区的发射峰将有利于提高YAG:Ce荧光粉的显色性.实验中测定了(Y0.95Sm0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.95Pr0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.96Ce0.04)3Al5O12的荧光寿命(τ),观察到在YAG:Ce中掺入Pr3 或Sm3 使Ce3 的荧光寿命减小.实验结果表明,少量掺杂Pr3 或Sm3 并未引起基质的结构的变化.     

Yb∶YAG晶体的热学性质及其对激光性能的影响

对于中频感应加热提拉法 (CzochralskiMethod)生长的高掺杂浓度 (原子数分数 0 30 )Yb∶YAG晶体 ,经退火后采用差示扫描量热计法测量了晶体的比热容 ,通过激光脉冲法测量了不同掺杂浓度 (原子数分数 0 0 5～ 0 30Yb∶YAG晶体的热扩散率和热导率。实验表明 ,随着Yb3+ 离子浓度增加 ,Yb∶YAG晶体在 30 0K温度下的导热性能有明显的降低。原子数分数为 0 30的Yb∶YAG晶体的激光实验表明 ,高掺杂浓度Yb∶YAG晶体热导率的降低导致了激光阈值的增加     

Y3Al5O12∶Eu3+磷光体的溶胶-凝胶法合成及发光特性

以金属烷氧基化合物为原料,采用溶胶-凝胶法在1 000℃下合成了Eu3+掺杂的Y3Al5O12(YAG)磷光体.利用TG-DSC,XRD和发光光谱等对样品进行了表征.结果表明,YAG∶Eu3+的晶相形成温度为991℃.Eu3+在非晶态和晶态YAG中的发射光谱有明显差异.研究了Eu3+含量和烧结温度对Eu3+的5D0→7F1和5D0→7F2发射峰强度的影响.随煅烧温度的升高和Eu3+浓度的增加,Eu3+发射峰强度增强.     

Yb∶YAG晶体的荧光特性研究

测量了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体氧化和还原气氛退火前后的色心吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命 研究了色心对Yb∶YAG晶体的荧光强度和荧光寿命的影响 结果表明 ,只有当Yb的掺杂浓度大于 10at.%时 ,色心吸收的加强对发光强度和荧光寿命有明显猝灭作用     

Yb3+掺杂浓度对Er3+/Yb3+共掺SiO2-Al2O3-La2O3玻璃光谱性质的影响

测量了不同Yb3+ 离子掺杂浓度下 ,Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2O3玻璃的吸收光谱、荧光光谱和Yb3+离子2 F5/ 2 的能级寿命 ,应用迈克康伯 (McCumber)理论计算了Er3+ 的受激发射截面σemi,讨论了Yb3+ 离子浓度对其自身吸收性质、Er3+ 离子发光性质 ,以及Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)的影响 ,初步探明该基质玻璃中Yb3+ 离子掺杂数浓度的最佳范围为 3 .94× 1 0 2 0 cm- 3至 5 .92× 1 0 2 0 cm- 3,在此掺杂范围内 ,Yb3+ 离子的最大吸收系数为9.8cm- 1 ,Er3+ 的峰值发射截面和Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)分别为 0 64× 1 0 - 2 4 m2 和 92 %。     

Yb∶YAG晶体的荧光特性研究

测量了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体氧化和还原气氛退火前后的色心吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命.研究了色心对Yb∶YAG晶体的荧光强度和荧光寿命的影响.结果表明,只有当Yb的掺杂浓度大于10 at.%时,色心吸收的加强对发光强度和荧光寿命有明显猝灭作用.     

Yb∶YAG晶体的红外闪烁特性

用脉冲电子束激发测量了不同Yb3+掺杂浓度的Yb∶YAG晶体的红外(IR)闪烁发光性能。Yb∶YAG晶体的IR闪烁发光具有高的光产额和长的衰减时间,但存在浓度猝灭效应和温度依赖关系。Yb∶YAG晶体的IR闪烁性能还与晶体品质有关,相同掺杂浓度的Yb∶YAG晶体,品质优异的会获得更高的光产额。这一初步的研究成果表明,部分掺Yb3+晶体有可能用于医学成像装置。     

Y3Al5O12:Ce3+的余辉和热释光特性

高温固相法合成了Ce3+掺杂的Y3Al5O12(YAG)样品,研究了样品的结构、光致发光和热释发光性质.X射线衍射分析结果表明合成样品为YAG纯相,稀土离子的少量掺杂不改变基质YAG的结构.荧光光谱测试表明在高温空气气氛下Y2.95Al5O12:Ce4+0.05制备过程中存在Ce4+的自还原现象,一部分Ce4+被自还原为Ce3+,导致531nm黄光宽带发射.弱还原气氛下制备的Y2.95Al5O12:Ce3+0.05在紫外光照射后具有黄色长余辉,余辉时间长达35 min.热释光测试表明在Ce3+掺杂的YAG样品中存在热释发光,在弱还原气氛下制备的样品Y2.95Al5O12:Ce3+0.05的热释光随温度变化曲线上有112℃和256℃两个明显的热释光峰;而在空气气氛下制备的样品Y2.95Al5O12:Ce4+0.05的热释光随温度变化曲线上只有128℃一个明显的热释光峰.通过对比研究,热释发光主要来源于YAG基质中缺陷能级所陷俘的Ce3+.     

2.9μmTm,Ho∶LuAG激光晶体的生长与光谱性能研究

采用提拉法成功生长出了高光学质量的Tm,Ho∶LuAG(Lu3Al5O12)激光晶体,对其光谱性能进行了研究。测量了晶体320~3000nm范围内的吸收光谱,在784nm附近有较宽的吸收带,半峰全宽约为12nm。用784nm半导体激光器(LD)作激发源,测量了晶体2800~3000nm范围内的稳态荧光光谱,并用光参量振荡(OPO)脉冲激光激发,测量了晶体的瞬态荧光光谱,对数据曲线进行指数衰减拟合,获得了晶体2.9μm附近波长激光上下能级5I6和5I7的寿命,分别为51μs和7.5ms。与Tm,Ho∶YAG(Y3Al5O12)晶体的光谱参数进行了比较,结果表明,Tm,Ho∶LuAG是一种相对容易获得2.911μm中红外激光输出的激光晶体。