Cr3+:GGG(Ca,Mg,Zr)和Nd3+,Cr3+:GGG(Ca,Mg,Zr)激光晶体的光谱特性

本文分析了Cr3+:GGG(Ca,Mg,Zr)的荧光谱和吸收谱,测算到Cr3+离子在4T2g-2Eg的能级间距为ΔE≈70cm-1,晶场强度Dq/B=2.50.说明由于GGGa(Ca,Mg,Zr)晶格扩大减弱了晶场,可望实现Cr3+:GGG(Ca,Mg,Zr)室温下的调谐及Nd3+:Cr3+:GGG(Ca,Mg,Zr)中Cr3+→Nd3+能量的转移.最后从理论上阐明了Cr3+在晶体GGG(Ca,Mg,Zr)中的能级结构.     

KCdF3晶体中Cr3+-Li+中心局域结构研究

利用零场分裂参量与晶体结构之间的定量关系,研究了双掺杂晶体KCdF3∶Cr3+,Li+的局域结构.指出,对于 KCdF3∶Cr3+,Li+晶体,四角晶场的形成包含两个方面:(1)由于电荷补偿而产生的等效电荷形成的四角对称晶场;(2)Cr3+的局域结构发生晶格畸变而产生的四角对称晶场.事实上,当Cr3+和Li+掺入KCdF3晶体时,Cr3+代替了Cd2+离子;由于Cr3+离子与Cd2+离子的半径不同、电荷不同、质量不同,导致Cr3O+的局域结构发生晶格畸变,由此而产生四角对称晶场;由于电荷补偿,Li+ 离子取代了[001]方向与Cr3+离子邻近的Cd2+离子,由此产生的等效电荷而形成的四角晶场.这样,Cr3+的局域结构由Oh对称变为C4v点对称 .文中建立了ZFS参量和晶体结构之间的定量关系.在考虑晶格畸变和等效电荷的基础上,研究了KCd F 3∶Cr3+,Li+晶体的ZFS参量,理论结果和实验符合很好.得到了F-离子向中心离子分别移动为ΔR1=0.00268nm,ΔR2=0.001nm,ΔR3=0.00165nm .     

Cr,Ca：YAG晶体中四价Cr^4＋中心的晶场特性

综合分析了铬钙离子共掺钇铝石榴石晶体可见光－近红外区的室温吸收光谱,其中四配位和六配位的四价Ｃｒ＾２＋离子光谱成分是共存的,拟合得到的晶场参数符合光谱学的理论和实验规律,并且这两类Ｃｒ＾４＋中心的晶声性质均受到晶体中二价补偿离子Ｃａ＾２＋的影响。     

Cr3+∶MgAl2O4晶体的基态能级分裂及Jahn-Teller效应*

构造了3d3/3d7离子在三角对称晶场中考虑自旋-轨道相互作用,自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用的120阶微扰哈密顿矩阵.利用完全对角化该矩阵的方法计算了Cr3+∶MgAl2O4晶体的基态能级、零场分裂参量,理论计算值与实验值相符合.定量研究了自旋二重态对基态能级的贡献,证明该贡献是不可忽略的.定量研究了自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用对Cr3+∶MgAl2O4晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-轨道和自旋-自旋相互作用对基态能级和零场分裂参量的影响的程度和方式是不同的,自旋-其它轨道相互作用的影响也是不可忽略的.通过理论计算值和实验值的比较,证实了在Cr3+∶MgAl2O4晶体中Jahn-Teller效应的存在,解释了该晶体的光谱精细结构的成因.     

YAG∶Cr3+ 晶体精细光谱结构研究

采用不同的晶体畸变模型，利用CDM(complete diagonalization method)方法对YAG∶Cr3+ 晶体的EPR参量进行了系统研究.通过计算结果对晶格畸变模型进行了分析.结果表明,在三角对称下，对杂质离子电荷与中心离子电荷相等的情况，不适合用杂质离子沿C3轴位移的模型来研究晶体的局域结构，而且由于基态和第一激发态的零场分裂都对局域结构微变非常敏感，因此仅由基态零场分裂来确定晶格局域结构是不可靠的.同时结果表明，Cr3+ 离子进入YAG晶体后，产生了Δθ=1.88°的三角畸变.从而成功统一地解释了YAG∶Cr3+ 晶体的EPR参量和精细光谱结构.     

Cr4+∶YAG能级结构的全量子力学计算

采用基于分子轨道理论CIS(Configuration Interaction of Singly Substitution)的全量子力学方法计算了掺杂Ca和Cr离子的YAG晶体中[CrO4]4-团簇离子的能级结构.结果给出了Cr4+团簇20个谱项能级随Cr-O键距的变化,对比表明在间距为173pm时,能级结构在可见光及近红外范围的主要光谱特征与实验结果符合得较好.     

Cr4+∶YAG固体激光器效率的理论分析

对Cr4+∶YAG固体激光器的吸收效率、量子效率、储存效率和提取效率等本征效率进行了分析.Cr4+∶YAG晶体的吸收截面、发射截面、上能级寿命和激活离子浓度等对激光器的本征效率有很大的影响.提高Cr4+∶YAG晶体的光学品质和激活离子的掺杂浓度，优化泵浦源的运转波长和激光腔的设计都能显著改善Cr4+∶YAG固体激光器的本征效率.     

Cr3+在SrTiO3晶体中的晶场能级

由激发光谱及荧光光谱的测量,运用Tanabe-Sugano能量矩阵计算了Cr3+在SrTiO3晶体中的晶场能级.     

Cr4+在Al2O3多晶体中的光谱性能研究

采用传统无压烧结工艺制备Cr:Al2O3透明多晶陶瓷.测定了其退火前后的吸收光谱和荧光光谱,发现在Al2O3六配位的八面体结构中,Cr4+的荧光发射也处在1100-1600 nm波段的红外区间,荧光发射峰位于1223 nm附近,类似Cr4+在四面体中的发光行为.同时由于氧化铝晶格常数较小,晶体场强较强,使Cr4+:Al2O3荧光发射峰相对其他Cr4+掺杂的晶体发生蓝移.由于Cr4+:Al2O3中Cr4+是位于八面体配位结构中,其荧光发射峰较窄,半高宽Δλ仅为37 nm.     

Cr3+:Al2O3透明多晶陶瓷光谱特性分析

对透光性良好的Cr3+:Al2O3透明多晶陶瓷的光谱性能进行了研究,其吸收光谱中吸收峰与单晶红宝石相一致,按吸收光谱和Tanabe-Sugano能级图,算出其晶场强度参数Dq及Racah参数B分别为1792cm-1,689cm-1,Dq/B=2.6,陶瓷中Cr3+离子所处格位的晶体场强比单晶弱一些,但Cr3+:Al2O3透明陶瓷仍属于强场晶体材料;当Cr3+掺杂浓度到达0.8wt%时,陶瓷的发射谱仍保持较好的R线发射;随Cr3+掺杂浓度的增大,激发峰位发生"红移".在Cr3+:Al2O3透明多晶陶瓷的荧光谱上,发现一个波长为670nm的发射峰,经激发谱确认为Cr3+的发射峰.     

Yb:YAG及Cr,Yb:YAG晶体的发光特性

研究了室温下YbYAG的上转换荧光光谱,此荧光归因于Yb3+离子的"合作"发光和Yb3+离子到稀土杂质离子的能量转移.测试了YbYAG晶体的X射线荧光,发光峰对应于电荷迁移态到Yb3+离子的基态、激光态间的跃迁.研究了Cr,YbYAG晶体的荧光光谱,讨论了Cr4+激光输出的可能性.     

Cr,Ca∶YAG的液相外延生长

报道了可饱和吸收体Cr4+∶YAG的液相外延生长 ,对双掺杂Cr ,Ca∶YAG外延层的吸收特性进行了分析。通过对Cr离子掺杂浓度以及外延层厚度的控制 ,λ =1.0 6 4μm的饱和与非饱和透过率差ΔT可以在 5 %～ 30 %的范围内进行调节 ,满足单片式被动调Q微晶片激光器对饱和吸收体的设计要求。分析结果同时表明外延Cr,Ca∶YAG层中还有Cr5+离子的存在     

GaAs中Cr2+离子的发光及杨—泰勒效应

在各向同性压力下,观察到77°K时n—GaAs样品中Cr2+离子的光致发光。这个光谱带是由Cr2+离子的激发态5E到基态5T2的跃迁所致。由于Cr2+离子在晶体场中有较强的杨一泰勒效应,时发光光谱产生影响。本文考虑静态杨一泰勒效应计算了发射光潴,估计了杨一泰勒能量,并与实验结果相比较。     

Cr4+在八面体格位中的光谱特性研究

采用提拉法生长了Cr单掺和Cr,Mg共掺Al2O3晶体,后者具有900-1600nm的宽带吸收.研究了该吸收带在不同气氛、不同温度退火下的变化规律.通过建立合理的晶格缺陷模型,成功地解释了所有的实验结果,并确定Cr,Mg共掺Al2O3晶体红外波段宽吸收带属于八面体格位中的Cr4+离子.     

掺Pb,Ga对Ce:YIG晶体磁光性能的影响

研究了掺Pb,Ga对Ce:YIG晶体的晶场、交换作用和磁光Faraday效应的影响.当Ga³⁺离子取代量为12%时，交换作用有效场减少51%，导致Ce³⁺离子最低两个能级的占有概率之差减少49%.Ga³⁺离子取代，同时影响分子场和晶场；而Pb²⁺离子的取代，只影响晶体场，对分子场的影响甚微.掺杂对稀土石榴石晶体的磁光性能有较大影响. 关键词： PbGaCe:YIG晶体 晶场 超交换作用 磁光效应     

水热法祖母绿激光晶体的光谱性质研究

报道了温差水热法生长的祖母绿激光晶体(Cr3+:Be3Al2Si6O18)的光学参量特点.通过对祖母绿晶体的吸收光谱和荧光光谱的测量,计算了晶体场强度Dq、Racah参量B和C, Dq/B≈2.3,说明了祖母绿晶体中的Cr3+离子处于中等晶场.室温下的荧光光谱特点显示4T2→4A2的跃迁为700～840nm的宽带辐射跃迁.此外该晶体的有效声子能量h－ω=409.6cm－1,Huang-Rhys因子S=3.5较小,说明祖母绿的电-声子耦合作用较弱.     

Cr,Mg:GSGG 晶体生长、光谱性能及Cr4+形成机理的研究

采用传统提拉法单晶生长技术成功生长出了Cr,Mg:GSGG晶体, 并对生长出的晶体样品进行了氧化气氛和还原气氛退火处理. 通过对比分析退火处理前后样品吸收光谱的变化, 推断出晶体中四面体配位Cr⁴⁺离子的形成机理为: 晶体生长和高温氧化气氛退火的过程中, 四价Cr⁴⁺离子首先在八面体格位上形成, 然后在热激发作用下与邻近四面体格位上的Ga³⁺离子发生置换反应, 从而形成一定浓度的四面体配位Cr⁴⁺离子. 实验结果还表明, 随着电荷补偿离子Mg²⁺离子浓度的增大, 更有利于提高四面体配位Cr⁴⁺离子的浓度.     

SBN晶体中Eu3+激发态的能量传递

通过选择激发SBN晶体中处于不同晶场位的Eu³⁺离子,得到⁵D₀→⁷F₁的时间分辨荧光光谱,确定了不等价晶场位的离子间的能量转移速率。荧光峰随激发波数的变化表明局部晶场的连续畸变。 关键词：     

液相外延生长Cr,Ca∶YAG晶体的光谱特性

由液相外延方法在YAG晶体衬底上得到了可饱和吸收的Cr ,Ca∶YAG晶体外延层 ,给出了Cr,Ca∶YAG晶体外延层在 5 0 0nm～ 15 0 0nm范围内的室温吸收光谱曲线。分析表明 ,由外延方法获得的Cr,Ca∶YAG晶体吸收光谱的主要特征与提拉法晶体基本相同 ,但发现在 75 0nm左右存在一个弱的吸收峰。这个吸收峰极有可能产生于四面体格位的Cr5+ ,可以归属到电偶极容许的2 B1(2 E)→2 B2 (2 T2 )跃迁。     

新型Nd3+∶Ca4GdO(BO3)3自倍频晶体Cr4+∶YAG被动调Q激光特性研究

采用氙灯抽运自倍频晶体Nd3 +∶Ca4GdO(BO3 ) 3 (简称Nd∶GdCOB) ,Cr4+∶YAG被动调Q ,实现了Nd∶GdCOB晶体被动调Q激光运转 ,测量了饱和吸收体Cr4+∶YAG不同小信号透过率下绿激光单脉冲的输出能量、脉冲宽度、重复率 ,给出了描述Nd∶GdCOB晶体调Q工作原理的耦合波方程组 ,数值求解了该方程组 ,所得的理论结果与实验值相符合