Yb:YAG晶体的晶胞参量及Yb3+分凝系数的研究

应用提拉法生长出不同Yb³⁺浓度的Yb_3xY_3(1-x)Al₅O₁₂晶体.Yb³⁺离子的分凝系数1是1.08±0.01,与Yb³⁺离子掺杂浓度无关.研究了Yb_3xY_3(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.     

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∶Y_3Al_5O_(12)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。     

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: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.     

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。     

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.     

Al2O3:V3+晶体局域结构及其自旋哈密顿参量研究

提出了解释掺杂离子局域结构畸变的配体平面移动模型,建立了此模型下晶体微观结构与自旋哈密顿参量之间的定量关系.在考虑自旋与自旋、自旋与另一电子轨道和轨道与轨道作用等微小磁相互作用的基础上,采用全组态完全对角化方法,对Al2O3晶体中V3+的局域结构和自旋哈密顿参量进行了系统的研究.结果表明,V3+掺入Al2O3晶体后,上下配体氧平面间距离增大了0.0060 nm.从而成功地解释了Al2O3:V3+晶体的自旋哈密顿参量.在此基础上,研究了三角晶场下3d2离子自旋哈密顿参量的微观起源.研究发现,自旋三重态对自旋哈密顿参量的贡献是主要的,微小磁相互作用对自旋哈密顿参量的贡献只与自旋三重态有关.     

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     

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.     

Gd3+,Yb3+和Tm3+共掺杂氟化物纳米晶中Yb3+-Tm3+-Gd3+间的能量传递

用水热法合成了Y_0.8-x-yF₃∶Gd_x³⁺,Yb_0.2³⁺,Tm_y³⁺纳米晶的上转换发光材料。在典型的Y_0.595F₃∶Gd_0.200³⁺,Yb_0.200³⁺, Tm_0.005³⁺纳米微晶中,在980 nm激光激发下,观察到了Tm³⁺的紫外、紫色上转换发射明显增强和来自于Gd³⁺的⁶D_9/2、⁶I_J、⁶P_5/2及⁶P_7/2能级到基态⁸S_7/2能级的紫外发射。通过比较Y_0.8-x-yF₃∶Gd_x³⁺ ,Yb_0.2³⁺,Tm_y³⁺纳米晶样品的上转换发光性质以及Tm³⁺和Gd³⁺中一些激发态的能级寿命,借助于能级图描述了Yb³⁺-Tm³⁺-Ga³⁺之间的有效的能量传递过程。     

Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3纳米体系中掺杂Yb~(3+)离子对Tm~(3+)离子荧光发射的影响

为研究Yb~(3+)离子浓度变化对Tm~(3+)离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO_3)_3为原料,采用水热法制备了Tm~(3+)和Yb~(3+)共掺的Tm~(3+)/ Yb~(3+)∶LaF_3纳米颗粒.用X射线衍射对LaF_3纳米颗粒进行表征的结果显示,纳米晶体结构呈六方相.透射电镜的观测结果显示,纳米颗粒样品大小均匀、分散性良好.在波长为800 nm的激光激发下,观测到了上转换蓝光发射,其中包括波长为474 nm和479 nm的较强的荧光辐射(相应的跃迁为~1G_4→~3H_6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为~1D_2→~3F_4).通过观测不同Yb~(3+)离子浓度条件下共掺Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3样品的荧光光谱,研究了Yb~(3+)离子掺杂浓度对于Tm~(3+)离子的荧光发射的影响,并探讨了产生这种现象的原因.研究结果显示,对于~1G_4→~3H_6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb~(3+)离子浓度增大时,反向能量传递速率的增加导致了荧光强度的增大.然而,当Yb~(3+)离子浓度增大到一定程度时,Yb~(3+)离子激发态能级寿命的减少将引发荧光强度的下降.相比较而言,Yb~(3+)离子的浓度的变化对于~1D_2→~3F_4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

掺镱氟铅硅酸盐玻璃光谱性质研究

采用高温熔融法制备了组成为(80-x)SiO2·xPbO·(17~19)( R2O+RF) ·(1~3)Yb2O3（R=Li、Na、K）（mol%）的掺镱氟铅硅酸盐玻璃,测量了样品的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,利用McCumber理论计算了该玻璃系统中Yb3+离子2F5/2→2F7/2能级跃迁受激发射截面.结果表明,该玻璃在1 013 nm处的σemi为0.21×10－20 cm2,荧光有效线宽为94.8 nm,荧光寿命为2.36 ms.激光性能评价结果表明,该玻璃是实现大能量超短脉冲激光的理想材料.     

Er~(3+)和Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂对石英光纤中倍频的影响

实验研究了掺Er~(3+)和Yb~(3+)/Er~(3+)石英光纤中的倍频过程.测量了不同Er~(3+)和Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂量的光纤倍频转换效率和光纤倍频预处理前后Er~(3+)发射可见荧光的强度,探讨了Er~(3+)和Yb~(3+)掺杂对光纤中倍频过程的影响.     

千瓦级掺Yb3+双包层光纤激光器的热分析

针对千瓦级Yb3+光纤激光器的特殊结构,在同时考虑光纤表面的对流换热和辐射换热条件下建立了热传递模型和一维稳态传热方程.结合该稳态传热方程和光纤激光器的速率方程,数值模拟了正向泵浦1 000 W和双端泵浦两端各500 W的条件下沿光纤纵向和径向的温度分布.计算结果表明,双端泵浦的温度分布比正向泵浦的均匀,且光纤中的最高温度比正向泵浦时下降了135.9℃.将考虑辐射换热时光纤的温度分布和忽略辐射换热时的结果进行对比,后者的温度比前者高得多,表明辐射换热是光纤激光器非常重要的换热方式.最后,分析了双端泵浦以及光纤长度不变的条件下纤芯半径、包层半径以及表面传热系数对光纤内温度分布的影响.结果表明纤芯半径不会影响光纤表面温度,而加大表面传热系数以及增大包层半径可以有效地降低光纤表面及内部温度.     

大模场面积掺镱双包层光纤研究

采用改进的化学汽相沉积工艺,沉积了光纤阻挡层和疏松层.结合溶液掺杂技术,研究了疏松层沉积温度、镱铝共掺工艺条件对掺镱浓度的影响,研究了大模场面积纤芯的制备工艺,实现了高浓度大模场面积掺镱双包层光纤的研制.测量并分析了光纤的光学性能参数及其激光特性,光纤芯径达到30 μm,纤芯摻镱浓度提高到4 000 ppm以上,芯数值孔径降至0.07,光纤的模场面积从113 μm2 提高到1 256 μm2,光纤的非线性效应阈值功率由12 W提高到大于128 W.     

970nmLD激发Tm^3＋,Yb^3＋掺杂的MFT玻璃材料上转换发光的研究

设计并制备了一种Ｔｍ＾３＋、Ｙｂ＾３＋共掺杂的多氟化物调整碲酸盐（ＭＦＴ）玻璃材料,其组份为５０ＴｅＯ２－１４．ＰｂＦ２－１０ＡｌＦ３－１０ＢａＦ２－１０ＮａＦ－０．１Ｔｍ２Ｏ３－５Ｙｂ２Ｏ３。测量了该玻璃系统的Ｒａｍａｎ散射光谱,在９７０ｎｍＬＤ激发下裸眼可以观察到很强的蓝色我,光谱测量证实这个蓝色发射（４７６ｎｍ）来源于＾１Ｇ４→＾３Ｈ６的跃迁,同时,还有两个较弱的红色发射源于＾１Ｇ４→＾３Ｈ     

Influence of Yb~(3+) concentration on the upconversion luminescence of oxyfluoride material doped with Er~(3+)

In this paper,a new upconversion luminescent material co-doped with Erbium and Ytterbium is reported. The upconversion luminescence transition routes and related properties are studied. The results show that the absorption and emission intensities under excitation of 980 nm laser increase with the increase of the Yb3+ concentration. The red emission is stronger than the green emission. The energy transfer process plays an important role in the upconversion mechanism.     

Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃陶瓷的光谱性质

利用熔融淬火法在900℃下成功制备出原料比为60TeO2 -10CaF2 -25 H3 BO3-1 Er2 O3-4Yb2 O3的Er3+/Yb3+共掺杂透明玻璃陶瓷.利用XRD和TEM验证了玻璃陶瓷中存在Er2Te5O13纳米微晶,并由Raman测试得知其声子能量为886 cm-1.分别测量了其上转换和下转换发射谱,...     

全光纤声光调Q铒镱共掺双包层光纤激光器

对LD抽运全光纤声光调Q铒镱共掺杂双包层光纤激光器进行了实验研究.采用两个半导体激光器作为抽运源,利用带尾纤声光调制器作为Q开关,以铒镱共掺杂双包层光纤作为增益介质,以光纤布拉格光栅作为反馈器件,在线形腔结构中,获得了波长1 549.47 nm,谱线半峰全宽0.499 nm的稳定激光脉冲序列.脉冲重复频率1~15 kHz可调,在重复频率1 kHz时,得到最大单脉冲能量209 μJ,平均输出功率209 mW,脉冲宽度约100 ns,脉冲峰值功率2 kW.在不同重复频率下,测量了单脉冲能量和平均功率随入纤功率的变化.