Nd:YVO4/YVO4晶体的热键合及其激光性质的研究

为改善高功率激光器激光工作物质的热效应,本文采用热键合的方法研制了Nd:YVO4/YVO4复合晶体,键合晶体的波前干涉P-V值为0.082λ(λ=0.6328μm),键合面对波前的影响很小.它在LD端面连续泵浦条件下,从泵浦光到基频光的转换效率可达60;, 特别当泵浦功率比较大时,键合晶体的输出功率比单块晶体有较大的提高.     

Nd∶YVO_4/YVO_4晶体的热键合及其激光性质的研究

为改善高功率激光器激光工作物质的热效应,本文采用热键合的方法研制了Nd:YVO4/YVO4复合晶体,键合晶体的波前干涉P-V值为0.082λ(λ=0.6328μm),键合面对波前的影响很小。它在LD端面连续泵浦条件下,从泵浦光到基频光的转换效率可达60%,特别当泵浦功率比较大时,键合晶体的输出功率比单块晶体有较大的提高。     

Nd:YVO4键合晶体声光调Q输出泵浦的光参量振荡器

通过采用非线性相位匹配的KTiOPO4晶体,成功实现了使用LD泵浦的Nd∶YVO4/Nd∶YVO4/Nd∶YVO4键合晶体激光器声光调Q输出泵浦的光参量振荡.当泵浦功率为8.29 W,声光调制频率为30 kHz时,获得了0.92 W的1570 nm信号光的最大平均输出功率,信号光的最窄脉宽为1.04 ns,最大峰值功率为29.5 kW.光光转换效率:对1064 nm泵浦光为54.4;,而对808 nm二极管泵浦光束只有11.1;.     

Yb3+:YVO4晶体的生长及光谱性能研究

采用提拉法生长出光学质量优良的Yb3+:YVO4晶体,研究生长过程中工艺参数的控制.测得掺杂浓度为18.1;Yb3+:YVO4晶体中Yb3+离子的有效分凝系数Keff为0.96.测定了不同Yb3+离子掺杂浓度晶体的吸收光谱和荧光光谱,并分别计算了不同掺杂浓度下Yb3+:YVO4晶体的光谱参数.本文总结和解释了掺杂浓度影响其性能的规律,讨论了Yb3+:YVO4晶体作为激光晶体的优点.     

YVO4双折射晶体生长及完整性分析

在较低氧分压的保护气氛中用提拉法(CZ法)生长YVO4晶体,采用自行设计的气压计,精密调节炉内的氧、氮比例,有效防止了晶体生长中的过度缺氧,生长出33mm×31mm(等径)YVO4晶体.设计了生长YVO4晶体最佳工艺条件:转速5～10r/min,拉速:2～6mm/h,生长周期:24h,液面上8mm温度梯度2.875℃/mm.用偏光显微镜对YVO4晶体的裂纹、散射颗粒、包裹物、偏心生长等缺陷进行观察,认为它们的成因主要是生长速率过快,生长环境中湿度大及晶体中存在分解和挥发性物质等.     

Nd∶YVO4杂质引入途径分析

运用ICP方法分析了一次蒸馏水和二次蒸馏水中的离子含量.应用二次蒸馏水合成钒酸钇原料,并生长出Nd∶YVO4晶体.采用色谱对原料样品和晶体样品中的杂质元素和杂质基团进行分析,发现钒酸钇晶体内部含有VO,YO,NdO,YVO2,YVO3,Y2O2基团,含K、Na、Ca等碱金属和稀土元素.在晶体中含有杂质离子铯和铅.     

YVO4晶体缺陷分析

运用同步辐射白光X射线形貌术分析了YVO4的结构和缺陷行为,也观测了YVO4晶体(001)、(100)面的缺陷.发现在(001)面出现应力生长区、沿[100]方向的位错线以及晶体中镶嵌结构.运用白光形貌术拍摄到的劳埃斑,证明晶体为四方晶系.确定了小角晶界是引起多晶的主要原因.采用电子探针仪分析了散射颗粒形成是由杂质铁和铝的引入造成.     

Nd：YVO4杂质引入途径分析

运用ICP方法分析了一次蒸馏水和二次蒸馏水中的离子含量。应用二次蒸馏水合成钒酸钇原料，并生长出Nd:YVO4晶体。采用色谱对原料样品和晶体样品中的杂质元素和杂质基团进行分析，发现钒酸钇晶体内部含有VO，YO，NdO，YVO2，YVO3，Y2O2基团，含K、Na、Ca等碱金属和稀土元素，在晶体中含有杂质离子铯和铅。     

钒酸钇(Nd3+：YVO4；YVO4)晶体的原料合成

本文介绍了钒酸钇(Nd3+:YVO4;YVO4)剩料最多的固相和液相合成方法.使用该法合成的原料用提拉法生长出φ30×40mm～φ35×40mm的优质大尺寸单晶.剩料最多可以重复使用10～15次,仍能生长出优质晶体.     

Nd:YVO4晶体a向生长研究

采用固-液两相混合,使NdO3、Y2O3和V2O5在近常温条件下初步合成Nd:YVO4多晶原料,降低固相合成反应温度,减少V2O5在多晶原料制备过程中的挥发.讨论了a方向Nd:YVO4单晶生长条件,采用提拉法,以(100)方向进行单晶生长,得到一系列掺杂浓度的Nd:YVO4单晶.     

改善Nd:YVO4晶体光学均匀性的工艺研究

以浓度分布差小和退火后光学均匀性好为目的,通过改造温场,分阶段调整生长界面、搅拌速度、提拉速度、温度、时间等工艺参数,改善了Nd:YVO4激光晶体的光学质量和光学均匀性.     

梯度掺杂的YVO4-Nd∶YVO4复合晶体

利用改进的提拉法生长了一种新型YVO₄-Nd∶YVO₄ 复合晶体,在晶体中部实现了Nd³⁺的0.10%~0.25%(原子数分数)浓度梯度掺杂。晶体中, Nd³⁺掺杂区的弱吸收系数较未掺杂区大,表现出界面吸收现象。观测了复合晶体对泵浦光的吸收和温度分布,发现晶体沿轴向的泵浦吸收相对均匀,温度梯度相对较小。未镀膜的复合晶体样品在1 064 nm波段显示了良好的连续激光性能,光-光转换效率为37.0%,斜效率为40.9%。     

Zn2+掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料的表面特性研究

基于高岭石表面是以Si-O键为主的亲水表面且具有巨大比表面积,易于复合光催化优异的TiO2膜.以高岭石为基材,溶胶-凝胶法制备了具有光催化活性的Zn2掺杂TiO2/高岭石复合光材料.采用XRD、FrIR、Raman、XPS等技术对材料的晶体结构、分子结构、表面元素组成及化学态、纳米TiO2晶体膜的覆盖面积进行表征分析.结果表明:Ti-O与高岭石结构的Si-O发生化学键合,在高岭石表面形成Si-O-Ti键合的纳米TiO2晶体膜,占高岭石表面积的91.35;.掺杂的Zn2只是在TiO2晶体表面复合氧化成红锌矿,而不能进入TiO2晶格.物理化学复合增加了基材高岭石表面晶体缺陷,有利于TiO2晶体表面光生载流子的增生和传输.     

Nd：YVO4晶体α向生长研究

采用固-液两相混合，使Nd2o3、Y2O3和V2O5在近常温条件下初步合成Nd：YVO4多晶原料，降低固相合成反应温度，减少V2O5在多晶原料制备过程中的挥发。讨论了α方向V单晶生长条件，采用提拉法，以(100)方向进行单晶生长，得到一系列掺杂浓度的Nd：YVO4单晶。     

大尺寸YVO4晶体的自动控径提拉法生长

本文报道了在自动控制直径条件下大尺寸YVO₄晶体的提拉法生长研究。利用改进的上称重法生长大尺寸YVO₄晶体,在提拉法单晶生长过程中,晶体扩肩部分采用斜率积分模式,转肩部分采用斜率积分过渡到直径积分模式,等径部分采用直径积分模式,应用这种分段控制方式成功地实现了YVO₄晶体的自动化生长。采用4台50型自动化生长炉对YVO₄晶体自动化生长工艺进行了长达一年的可靠性验证,预设技术目标为晶体直径大于40 mm,等径部分长度大于30 mm,B级晶体质量达 80%以上,采用自动控制方法生长晶体毛坯共计138个,晶体直径达标率为99.3%,等径部分长度达标率为53.6%,晶体生长良品率为88.4%。本文还讨论了影响晶体等径部分长度达标率的若干工艺因素。     

Ce:YVO4晶体的生长及其电荷迁移发光

为探索新型的白光LED荧光粉材料,采用提拉法生长了Ce2(CO3)3掺杂的Ce3+∶YVO4晶体,并对生长晶体的结构和光谱性能进行了表征。通过XRD测试,确定了由提拉法生长的Ce3+∶YVO4晶体的晶相没有发生变化。Ce3+∶YVO4晶体在450 nm处有一个较宽的发射带,在620 nm处有一个明显的发射峰。分析表明,在Ce3+掺杂的YVO4晶体中,铈离子主要以三价离子的形式存在,但在激发光照射下出现的620 nm发射表明有Ce4+存在,并且Ce4+与配位O2-形成了电荷迁移态(CTS)。     

YVO4∶Eu3+纳米荧光粉的水热法合成及其光致发光性能的研究

以NaVO3,Y2O3,Eu2O3为原料,采用水热法在不同pH值(pH =6.5,8.2,10.1,13)条件下合成了具有不同形貌与颗粒尺寸的YVO4∶ Eu3+纳米荧光粉.利用XRD,TEM和荧光光谱仪对样品的结构、形貌和光致发光性能进行了研究.实验结果表明:所合成样品均为具有四方锆石结构的YVO4∶Eu3+纳米晶,溶液pH值对所合成样品的形貌与颗粒大小均有明显影响,而且光致发光性能与样品的形貌有关,YVO4∶Eu3棒状纳米荧光粉因具有较高结晶度而具有较高的荧光强度.     

钒酸钇晶体中的颜色问题

本文以YVO4晶体生长过程中的V2O5挥发量与YVO4晶体颜色的关系为线索,研究了YVO4晶体颜色与YVO4晶体缺陷、光吸收特性的关系;结果表明晶体中的化学配比变量x影响了YV1-xO4-5x/2晶体颜色.x越大,V的含量越低,则晶体的颜色越浅,但与此同时因组分偏离化学配比而带来的晶体缺陷增多.所以不能无原则地减弱晶体颜色.适宜的x值为0～0.03.     

CdHg(SCN)4晶体的结构和光学性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)和赝势方法,研究CdHg(SCN)4(CMTC)的晶体结构、电子结构和光学性质.计算结果表明:优化后的晶体晶格常数与实验值基本一致,CMTC晶体以-Cd-N=C=S-Hg-为链形成的无限三维网络结构具有较强的稳定性;能带结构具有明显的直接带隙结构,用LDA+U方法计算CMTC晶体带隙为3.223 eV,与实验值3.265 eV相接近;键合性质的计算显示S-C和C-N键具有明显的共价性,而Cd-N和Hg-S键具有明显的离子性.依据阴离子基团理论,计算了CMTC晶体的倍频系数,CMTC晶体倍频系数的计算值(d14=1.58～ 1.74 pm/V,d15=5.77～7.69 pm/V)与实验值(d14=1.4 ±0.6 pm/V,d15 =6.0 ±0.9 pm/V)基本一致,研究发现CMTC晶体的非线性光学效应主要来自于多面体Cd (NCS)4和Hg (SCN)4基团.     

掺钕钒酸钇单晶光谱与激光特性

测量了掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)单晶的吸收光谱、发射光谱和荧光寿命,进行了激光二极管(LD)泵浦激光实验.Nd:YVO4激光器理想的泵浦光是波长808.6nm的π偏振光;Nd:YVO4晶体主发射峰波长为1064.3nm;含Nd原子浓度为1.22;的Nd:YVO4晶体荧光寿命为95μs;泵浦阈值功率为20mW,斜效率为56.39;.研究结论:Nd:YVO4晶体是制作LD泵浦全固态激光器的理想材料.