铬、钕双掺钆镓石榴石(Cr~(4+),Nd~(3+))∶Gd_3Ga_5O_(12)激光晶体光学性能的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr4+,Nd3+∶GGG)自调Q激光晶体。报道了室温下的吸收光谱和荧光光谱特性。分析了Cr离子浓度对光谱性质的影响。比较了Cr4+∶GGG,Nd3+∶GGG和(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体吸收光谱的关系。测量了(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体和Nd3+∶GGG晶体的荧光寿命,它们分别是33μs和250μs。实验表明,(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体是一种非常有潜力的自调Q激光晶体,可以实现大功率激光器的小型化和全固态化。     

新型Nd^3＋：Ca4GdO（BO3）3自倍频晶体Cr^4＋：YAG被动调Q激光特性研究

采用氙灯抽运自倍频晶体Nd^3 :Ga4GdO(BO3）3（简称Nd:GdCOB)，Cr^4 :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Cr^4 :YAG不同小信号透过率小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。     

Cr3+:Al2(WO4)3晶体的生长和光谱特性

采用顶部籽晶法从Na2WO4助熔剂体系生长出优质的Cr^3 ：Al2(WO4)3晶体,测定了吸收和荧光光谱,结果表明：Cr^3 离子在晶体中有两个宽且强的吸收带和一个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为422和595nm,还有两个较弱的吸收峰,其荧光峰值分别为684和663nm。其荧光宽带和一个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为650～820nm,峰值波长为740nm,荧光线峰波长约为680nm,其强度较强。计算了晶场强度和Racah参数,其Dq／B=2．42,晶体属于中阶场介质。研究表明,Cr^3 ：Al2(WO4)3晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求,且有良好的物化性能,可以实现宽频带可调谐激光输出。     

激光二极管端面连续抽运的Cr^4＋：Nd^3＋：YAG微片激光器输出特性研究

报道了腔长为1．1mm的激光二极管端面抽运的Cr^4 ：Nd^3 ：YAG自调Q微片激光器，连续抽运下获得了平均功率为5—18mW、重复频率为1—10kHz的稳定的调Q激光脉冲输出序列。并且对微片激光器的调Q输出激光的单脉冲特性参量、重复频率以及抽运阈值功率等进行了理论研究，计算结果和实验结果比较吻合。     

掺钕钆镓石榴石激光晶体光谱分析

掺钕钆镓石榴石(Nd3+: Gd3 Ga5 O12,简称Nd : GGG)激光晶体是固体热容激光器的首选工作物质.采用提拉法生长了Nd:GGG晶体,测试了晶体的吸收及荧光光谱,并利用J-O理论计算了晶体的吸收及发射截面、强度参数、辐射跃迁概率、荧光分支比、荧光寿命等光谱参数.吸收光谱测试及计算结果发现,Nd:GGG晶体的最强吸收峰位于808 nm附近,主峰808 nm的吸收截面积σabs=4.35×10-20cm2,吸收线宽FWHM为8 nm,并且吸收峰强度随掺杂离子浓度的增加而增加.荧光光谱测试及计算结果表明,晶体的最强荧光发射峰位于1 062 nm附近,是Nd3+的4F3/2-4I11/2能级跃迁产生的荧光发射.主发射峰1 062 nm辐射跃迁概率AJJ'=1 832.01 s-1,荧光分支比βJJ=45.07%,荧光寿命τ=250 μs,受激发射截面σ(λ)=21.58×10-20cm2,较大的荧光分支比和受激发射截面易实现4F3/2-4I11/2通道的激光运转.     

Cr4＋：Nd3＋：YAG自调Q陶瓷激光器输出特性的计算分析

利用Siegman速率方程组，采用自适应变步长龙格一库塔数值方法，对Cr4＋：Nd3＋：YAG自调Q陶瓷激光器的输出特性进行了数值模拟，详细讨论了Nd3＋：YAG陶瓷厚度以及Cr^4＋离子浓度对陶瓷激光器的重复频率、峰值功率、单脉冲能量、脉冲宽度、以及平均输出功率等输出特性的影响。研究结果表明，随着参与作用的Nd^3＋离子数的增加，输出激光脉冲重复频率和平均输出功率均会明显提高；随着Cr^4＋离子浓度的升高，输出激光脉冲重复频率和平均输出功率则会明显下降。     

Nd:GGG晶体荧光寿命的测试及受激发射截面的计算

介绍了荧光寿命的测试原理.设计了荧光寿命测试系统.利用脉冲取样技术测试了Nd:GGG晶体的荧光寿命,约为250μs.采用英国的荧光光谱仪,在室温条件下,用波长为488nm的Ar离子激光器激发Nd:GGG晶体,获得了Nd:GGG晶体的荧光光谱,计算出的Nd:GGG晶体的受激发射截面σ(λ)为21.57×10-20cm2.     

Nd∶GGG晶体荧光寿命的测试及受激发射截面的计算

介绍了荧光寿命的测试原理。设计了荧光寿命测试系统。利用脉冲取样技术测试了Nd∶GGG晶体的荧光寿命,约为250μs。采用英国的荧光光谱仪,在室温条件下,用波长为488nm的Ar离子激光器激发Nd:GGG晶体,获得了Nd:GGG晶体的荧光光谱,计算出的Nd∶GGG晶体的受激发射截面σ(λ)为21.57×10-20cm2。     

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。     

掺镱钼酸锶激光晶体的光谱研究

通过晶体的吸收光谱和荧光光谱研究了Yb3+:SrMoO4激光晶体的光谱性能.由吸收光谱得到晶体在976 nm有最强吸收,该处的吸收截面为1.71×10-20cm2,吸收半峰宽为71 nm.由荧光光谱得到晶体的发射峰在1 021 nm,发射谱带半峰宽为44 nm.由倒易法计算了晶体的发射截面,计算得出晶体在1 021 nm处的发射截面为1.24×10-20cm2.通过拟合荧光寿命衰减曲线得到Yb3+:SrMoO4晶体的荧光寿命为878μs.由光谱数据计算了Yb3+:SrMoO4晶体的激光参数,计算得到饱和泵浦功率密度为4.35 kW/cm2,在激光输出波长处净透过所需要激发粒子的最小分数为10.08%,最小泵浦功率密度为O.44 kW/cm2.Yb3+:SrMoO4晶体具有较大的吸收和发射半峰宽,较长的荧光寿命和较低的激光阈值,可成为一种潜在的LD泵浦激光材料,可能应用于飞秒激光及可调谐激光领域.     

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.     

Spectroscopy of multisites Cr3+ and Nd3+ in yttrium aluminium garnet

Cr³⁺ and Nd³⁺ non-equivalent crystal field sites were observed. By use of a high-resolution dye laser,²E and⁴A₂ splittings, zero-phonon⁴A₂ →²E,²T₁,⁴T₂ transitions and vibronic levels of²E doublets of Cr³⁺ non-equivalent centres were recorded. Energy transfers from Cr³⁺ multisites to Nd³⁺ were studied by site-selective spectroscopy and fluorescence decays.     

Fluorescence decays and lifetimes of Nd3+, Ce3+ and Cr3+ in YAG

The present paper summarizes results of detailed studies of fluorescence decays and lifetimes of Nd³⁺, Ce³⁺ and Cr³⁺ carried out on a large group of YAC.: Nd, Ce and YAC.: Nd, Ce, Cr single crystals. The average and local lifetimes (mainly for⁴F_3/2 state of Nd³⁺) of these ions are given and an influence of various processes (energy transfers, cross-relaxation, nonequivalent centres etc.) on their decays are qualitatively discussed.The authors are grateful to J. Kvapil of Monokrystaly Turnov for supplying them with the samples and for many fruitful discussions.     

多相基质中Cr3+→Nd3+能量传递

根据分相成核原理，通过一步热处理过程，制备了双掺杂B2O3－Al2O3-SiO2系统透明玻璃陶瓷，XRD分析确定主晶相为莫来石固溶体；分别测定了材料的吸收光谱，发射光谱和荧光寿命，分析讨论了铬和钕格位分布及光谱特点，在双掺杂铬和钕玻璃陶瓷中存在较强的Cr^3 →Nd^3 的辐射能量传递和无辐射传递，Cr^3 主要位于晶相格位中，Nd^3 则全部保留在剩余玻璃相中，Cr^3 的格位分布对光谱性能有很大的影响。     

LD泵浦Nd3+∶GdVO4/Cr4+∶YAG固体激光器

通过合理设计，精密调控各元件和温控电流，得到了平均功率为70mW，脉冲宽度为22ns，重复频率为14 kHz，峰值功率高达230 W的Nd³⁺∶GdVO₄/Cr⁴⁺YAG绿光脉冲激光器.腔外采用望远镜系统聚焦，经KTP晶体倍频后，得到了平均功率为28.8 mW，脉冲宽度为19 ns，重复频率为14 kHz，峰值功率高达108 W的绿光激光输出，转换效率高达.指出了小光斑对倍频晶体带来的影响.     

Nd3+:GGG and Cr4+:GGG epitaxial films for neodymium lasers

An efficient technology was developed for growing the gadolinium gallium garnet (GGG) single-crystal films doped with Nd³⁺ or Cr and Ca ions. The films with thickness up to 100 μm have been grown by liquid-phase epitaxy method on undoped GGG substrates of small and big sizes (5–8 mm and up to 76 mm in diameter, respectively). The dependence of absorption, luminescence spectra and optical losses at the wavelength of 1 μm on growth temperature and melt-solution composition was studied. We demonstrated that Cr⁴⁺ centers have been implemented in epitaxial films and these films may be used as passive Q-switches for laser systems.     

Photon echoes in LaF3:Nd3+ and YAG:Nd3+

Magnetic field and temperature dependent photon echo behavior in LaF₃:Nd³⁺ and YAG:Nd³⁺ is reported and compared with corresponding behavior in CaWO₄:Nd³⁺.