钨酸铅晶体的本征色心和辐照诱导色心

根据钨酸铅晶体(PbWO4,简称PWO)的缺陷化学和晶体结构特点,用光吸收谱、广延X射线吸收精细结构(EXAFS)和精密X射线衍射(XRD)方法对高温退火后PWO晶体进行微结构研究,获得了其退火前后缺陷变化的情况,据此提出生成态(asgrown)晶体中350nm本征色心吸收带起源于V-F空穴心,并指出PWO中紫外区色心吸收带的强度取决于晶体中铅空位和氧空位浓度之差:[VPb]-[VO];然后,结合晶体在紫外光(UV)辐照过程中色心的转化规律和偏振吸收谱的实验结果,提高420nm辐照诱导色心吸收带起源于V0F双空穴心.并对所提出的PWO晶体色心模型的合理性进行了讨论. 关键词： 钨酸铅 本征色心 辐照诱导色心 色心模型     

钼酸铅晶体中F型色心电子结构的理论计算

运用相对论性的密度泛函离散变分(DV-Xα)方法模拟计算PbMoO₄晶体中可能存在的F型色心的电子结构.结果表明,F,F⁺心在PbMoO₄晶体的禁带中引入了施主能级,其光学跃迁能分别是2.141,2.186 eV,即F,F⁺心能分别引起PMO晶体中581,567 nm的吸收,该吸收与PbMoO₄晶体中580 nm的吸收峰对应.因此,可推断F型色心能引起PMO晶体中由光色效应引起的580 nm吸收.     

CaWO4晶体中F型色心电子结构的研究

运用相对论的密度泛函离散变分法(DV-Xa)研究了CaWO4晶体中F型色心的电子结构.计算结果表明,F和F+心在禁带中引入了新的施主能级;分析了晶体内可能存在的光学跃迁模式,并通过过渡态的方法计算了F,F+心跃迁到导带底的能量分别为1.92 eV和2.42 eV.因此,从理论上推断了F和F+心在CaWO4晶体中可能引起650nm和515 nm的吸收,由此说明CaWO4晶体中650 nm和515 nm吸收带起源于晶体中的F和F+心.     

γ-辐照对纯Y_2SiO_5和Eu~(3+)∶Y_2SiO_5晶体光谱性能的影响

研究了γ-辐照前后纯Y2SiO5和Eu3+掺杂的Y2SiO5晶体吸收光谱的变化,辐照后,未退火和氢气退火的纯Y2SiO5晶体在260~270 nm和320 nm波段产生了附加吸收峰,分别是由F心和O-心的吸收引起的;经过空气退火的纯YSO晶体中,由于消除了氧空位,因此辐照后没有出现色心吸收峰。在Eu3+∶Y2SiO5晶体中,不但有相同的F心和O-心吸收峰,而且还有Eu2+离子在300 nm和390 nm的吸收峰。随着辐照剂量的增加,色心附加吸收峰增强。空气退火能减少Eu3+∶Y2SiO5晶体中的色心,而氢气退火能增加色心。     

碘化铯晶体中电子型色心的电子结构研究

运用以密度泛函理论为基础的相对论性离散变分方法(DV-Xα)模拟计算了完整的和含有F心、F+心以及F2心的碘化铯(CsI)晶体的电子结构,得到了含F心和F+心以及F2心的CsI晶体电子态密度分布以及它们可能产生的光学跃迁模式.计算结果表明,含F心和F2心的CsI晶体的禁带宽度明显变窄,F心和F2心的能级都出现在禁带中并且作为施主能级位于导带底部,利用过渡态理论计算得到其能级向Cs的5d轨道发生光学跃迁,能量跃迁值分别为1.69eV和1.15eV,该结果与实验结果完全一致,F+心没有能级出现在禁带中.计算结果从理论上成功地解释了碘化铯晶体经过辐照后电子型色心所产生的吸收带起源问题.     

γ-辐照对纯Y2SiO5和Eu3+:Y2SiO5晶体光谱性能的影响

研究了γ-辐照前后纯Y2SiO5和Eu^3＋掺杂的Y2SiO5晶体吸收光谱的变化,辐照后,未退火和氢气退火的纯Y2SiO5晶体在260-270nm和320nm波段产生了附加吸收峰,分别是由F心和O^-心的吸收引起的;经过空气退火的纯YSO晶体中,由于消除了氧空位,因此辐照后没有出现色心吸收峰。在Eu^3＋;Y2SiO5晶体中,不但有相同的F心和O心吸收峰,而且还有Eu^2＋离子在300nm和390nm的吸收峰。随着辐照剂量的增加,色心附加吸收峰增强。空气退火能减少Eu^3＋：Y2SiO5晶体中的色心,而氢气退火能增加色心。     

中子辐照诱生F3聚集心对刚玉晶体光吸收谱影响研究

利用嵌入原子簇模型结合F心的类H离子波函数,研究了α-Al₂O₃晶体中F₃聚集型色心存在时,晶体的能带结构、态密度、Mulliken电荷布居的变化,讨论了色心的光学吸收跃迁模式。结果表明,由于F₃聚集心的存在,在α-Al₂O₃晶体的禁带中引入了1个单能级和1个双重简并色心能级,产生了一个3.54eV的从色心能级到导带底的新的吸收跃迁。与中子辐照后的刚玉晶体的光学吸收实验结果比较,实验测得的0.356μm(3.483eV)处的吸收峰是由于F₃聚集心的电子的吸收跃迁所引起的。同时发现F₃聚集心的格点处的电荷布居比单F心格点处的电荷布居小。     

含色心BaMgF4晶体电子结构的研究

运用相对论性的密度泛函离散变分法(DV-X)研究BaMgF4晶体中F型色心的电子结构.计算中采用冻结原子核的H原子模拟F心,在DV-Xα源程序增加H原子2p态,使F心激发态的计算结果在物理上更加合理.计算结果表明,F心的基态和激发态均出现在禁带中;并用过渡态的方法计算得到F心的电子从基态到激发态的光学跃迁能量为5.12eV,对应242nm处的吸收带,计算结果与实验结果吻合得很好,因此,推测F心在BaMgF4晶体中引起236～274 nm的吸收.     

高能量,大注量中子辐照下α—Al2O3中的F3聚集型色心电子结？…

利用嵌入原子族模型结合Ｆ心的类Ｈ离子波函数研究了α－Ａｌ２Ｏ３晶体中Ｆ３聚集型色心存在时,晶体的能带结构,态密度,Ｍｕｌｌｉｋｅｎ电荷布局的变化,讨论了色心的光学吸收跃迁模式。结果表明,由于Ｆ３聚集心的存在,在α－Ａｌ２Ｏ３中引入了１个单能级和１个２重简并色心能级,产生了一个３．５４ｅＶ的从色心能级到导带底的新的吸收跃迁。经与高能量,大注量中子辐照后的刚玉晶体的光学吸收实验结果比较,我们认为实验测     

纳秒激光脉冲在空气中聚焦的临界自由电子密度问题

实验研究了高功率纳秒量级激光脉冲在空气中聚焦时的能量透过率随输入激光脉冲能量变化的规律,发现在纳秒激光脉冲聚焦半径相同的情况下,激光脉冲的能量透过率随入射激光脉冲能量的变化可分为三种情况：当入射激光脉冲能量较低时,激光脉冲能量全部通过;当入射激光脉冲能量增大后,激光脉冲的能量透过率由近100%迅速减小;当入射激光脉冲的能量进一步增加时,激光脉冲的能量透过率继续缓慢变小.用临界自由电子密度以及所对应的临界时间点对上述实验现象进行了理论分析得到了如下结论：当自由电子密度未达到临界自由电子密度时,多光子电离过程起主要作用,而当自由电子密度超过临界自由电子密度后,逆韧致吸收过程起主要作用,临界时间点是入射激光脉冲与空气作用过程中自由电子密度达到临界自由电子密度的时刻.入射激光脉冲能量决定了临界时间点在脉冲作用时间上的位置,临界时间点的位置决定了激光脉冲的能量透过率.可以通过测量激光脉冲的能量透过率来计算出临界自由电子密度,从而确定出激光脉冲在空气中聚焦时的能量透过特性. 关键词： 临界自由电子密度 临界时间点 多光子电离 逆韧致吸收     

High repetition rate laser pulse induced damage in KTP crystal: Gray-tracking and catastrophic damage

The evolution of gray-tracking damage due to high repetition rate laser pulses was experimentally studied. “Dark track” owing to Ti³⁺ + O²⁻ centers induced by multi-photon absorption was found on the damaged KTP crystal. Moreover, the accumulative process of gray-tracking was simulated through iterating the equation of the number of color centers produced during an arbitrary laser pulse and the method for decreasing gray-tracking based on the simulated results is proposed. The color center model in combination with broken bonds model successfully explains the catastrophic damage, and the hole-like damage pattern can be interpreted by the pressure distribution of laser-supported detonation wave (LSDW).     

Efficient 532 nm laser using high gray-tracking resistance KTP crystal

A LD end-pumped acoustic-optic Q-switched intracavity frequency-doubled Nd:YVO₄ laser was demonstrated. It uses a high gray-tracking resistance KTP crystal as nonlinear optical crystal. The output characteristics of 532 nm green laser using different doping concentrations and cavity configurations were investigated. With the pump power of 27.5 W, a maximum average power of 13 W at 532 nm was achieved at a pulse repetition rate of 80 kHz, corresponding to the optical-to-optical efficiency of 47.3%. The pulse width is 30 ns and single pulse energy is up to 162.5 μJ. This work is a significant exploration for using a high gray-tracking resistance KTP crystal to generate highly efficient frequency-doubled green laser.     

金红石TiO2晶体中F型色心电子结构及其吸收光谱研究

运用Ｆ型色心的类氢离子波函数结合电荷自洽离散变分法,对ＴｉＯ２晶体中Ｆ型色心的电子结构进行了计算,并利用能量最小原理优化了色心格点周围的Ｔｉ,Ｏ离子结构,得到了ＴｉＯ２晶体中Ｆ,Ｆ＋和Ｆ＾２＋心的能带、态「密度,并讨论了色心的光学跃迁模式,计算结构表明,Ｆ,Ｆ＾＋心在ＴｉＯ２晶体的禁带中引入的旋主能级,Ｆ＾２＋心在禁带中引入了浅受主能级,Ｆ和Ｆ＋心的光学跃有分别是０．８５ｅＣ,１．６７ｅＣ,经还原     

The radiation induced color centers of the LaBr3:Ce crystal

This paper presents study of the gamma-rays induced radiation damage in the LaBr₃:Ce crystal. The light output and transmittance are measured before and after γ-rays irradiations with an integrated dose up to 10⁶ rad for two LaBr₃:Ce samples. After γ-rays irradiation, LaBr₃:Ce crystal shows very slow recovery process or has no recover under room temperature, indicating that the radiation damage in LaBr₃:Ce crystal is not dose date dependent. Meanwhile, it's found that the radiation induced color centers are respectively peaked at the wavelength of 448 nm, 512 nm and 590 nm. Those color centers should be ascribed to the V_k, V_F and F center respectively.     

1.9-W flash-lamp-pumped solid-state 266-nm ultraviolet laser

Deep ultraviolet lasers have various applications in industries and scientific researches. For 266-nm ultra- violet （UV） laser generation, the good beam quality of 1064-nm laser and the elimination of gray-tracking effect of KTP crystal are two key factors. Using a dynamically stable resonator design, 1064-nm laser with an average power of 52 W is realized with repetition rate of 16 kHz. The measured M^2 factor characterizing the beam quality is 1.5. By the elimination of gray-tracking effect of KTP crystal, an 18-W green laser is realized with the M2 factor of 1.6. Using a BBO crystal for the fourth harmonic generation, a 1.9-W 266-nm UV laser is achieved.     

热处理温度对ZnO∶Al薄膜性能的影响

利用溶胶-凝胶技术在玻璃衬底上制备了ZnO∶Al薄膜,表征了薄膜的结构、光透过和光致发光特性,探讨了热处理温度对薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明,在热分解温度400 ℃和退火温度600 ℃时,ZnO∶Al薄膜的C轴择优取向明显,透过率较高.在热处理温度400 ℃情况下,激发波长340 nm的光致发光谱中有三个发光中心,紫外发光强度随退火温度的升高先升高后下降,500 ℃时发光强度最强.其它两个发光峰的强度随退火温度的升高而降低甚至消失.激发波长不同,ZnO∶Al薄膜的发光中心和强度均发生变化.     

应变液晶散射偏光片的试制

介绍了聚合物分散液晶(PDLC)和应变液晶(SLC)以及散射偏光片的概念,实验制备了应变液晶散射偏光片样品,样品由两张胶片夹层聚合物分散液晶膜在紫外光固化过程中施加剪切应力所形成。给出了样品偏光显微镜照片和可见光分光光度计偏光特性光谱分析。实验结果表明,应变液晶散射偏光片样品外观半透明,在正交偏光场中转动样品有颜色变化,通过样品观察液晶显示器屏幕,在不同角度下有透射和散射作用,在偏光显微镜中观察样品有衬垫料被拉动的痕迹,光谱分析显示样品在绿光550nm波长处最大透光率T∥≈50%,最小透光率T⊥≈5%,偏振度P≈82%。实验结果对于研制实用的拉伸液晶散射偏光片具有参考意义。     

Transversely pumped laser using F 3 + and F2 mixed color centers in a LiF crystal at room temperature

A stable laser with F₃⁺ and F₂ mixed color centers in LiF crystal is constructed using a transversely pumped cavity at room temperature. The mixed color center laser is pumped with a nitrogen-laser-pumped dye laser. A pulse output of the laser is 0.23 mJ. The pulse widths of the F₃⁺ and F₂ color center lasers are about 12 and 8.5 ns, respectively. The optical–optical conversion efficiency is about 5.0%. The divergence of the F₃⁺ color center laser beam is about 2.2 mrad and that of the F₂ color center laser beam about 3.5 mrad. The polarization of the mixed color center laser is about 0.97. The output of the F₃⁺ color center laser extends from 515 to 575 nm and peaks at 540 nm, while that of the F₂ color center laser extends from 633 to 705 nm and peaks at 667 nm.     

140 keV质子辐照对石英玻璃光谱性能影响的研究

研究了JGS3 光学石英玻璃在真空、冷黑和能量为 14 0keV的质子辐照下光学透过率变化的基本规律。在辐照剂量大于 5× 10 14 proton/cm2 后 ,主要引起 2 30～ 2 5 0nm的吸收带 ,其吸收峰值随辐照剂量的增加而单调增加。在较大辐照剂量下 ,近紫外和可见区域也存在某些弱的吸收带。 2 30～ 2 5 0nm的吸收带由E′心引起。质子辐照下在JGS3 光学石英玻璃中形成的E′心是受氢扰动的 ,即辐照过程中不仅发生Si -O键的断裂 ,而且发生[≡Si- ]和 [≡Si-O]向 [≡Si-H]和 [≡Si-OH]的转变