钬铥双掺氟化钇钡激光晶体的光谱性能

采用提拉法生长了钬铥双掺氟化钇钡(Ho3+∶Tm3+∶BaY2F8,Ho∶Tm:BYF)激光晶体。工艺参数:引晶温度955℃,拉速0.5 mm/h,转速5 rad/min,降温速率15℃/h。XRD分析结果表明,所生长的晶体为属于单斜晶系,C2/m空间群,并计算了晶格常数。光谱测试结果表明,最强吸收峰位于781 nm,主峰吸收截面为6.16×10-21cm2。最强发射峰位于2.06μm,半高宽约为38 nm。基于Tm3+和Ho3+能级图分析了2μm荧光发射机理,计算了主发射峰受激发射截面为4.05×10-21cm2。     

坩锅下降法生长Nd3+∶LiYF4单晶及其光谱性能研究

以LiF∶ YF3∶NdF3=51.5∶47.5∶1为原料摩尔比,在50～60℃/cm固液界面温度梯度下,采用密封的坩埚下降法制备了尺寸为φ10 mm×50 mm的高质量Nd3+掺杂LiYF4单晶,并对产物的物相结构和光谱性能进行表征.结果表明,Nd3+在807 nm处的最大吸收系数α=1.96 cm-1,吸收跃迁截面为0.973 × 10-20 cm2.在808 nm LD激发下,测定了样品的荧光光谱和及最强荧光峰1050 nm(4F3/2→4I11/2)的荧光寿命(～451.0μs),并计算得到1050nm的最大受激发射跃迁截面为1.60×10-19 cm2.     

NaGd(MoO4)2单晶及其钕离子掺杂的晶体生长和性能分析

使用提拉法生长了φ15 mm ×40 mm的掺Nd3+∶NaGd(MoO4)2以及纯的NaGd(MoO4)2晶体,通过XRD分析了晶体的结构.测量了晶体的TG-DSC曲线以表征晶体的热学性质,晶体的熔点为1182℃,比热为0.51 J/g·K.测量了晶体的拉曼光谱,其拉曼频移为886 cm-1.研究了Nd3+∶NaGd(MoO4)2的吸收光谱和荧光光谱,在806 nm谱带的吸收截面为3.862 × 10-19 cm2,半高宽为17 nm.在1058 nm处的发射截面为2.900×10-20 cm2.运用J-O理论,获得振子强度参数(Ω2,Ω4,Ω6),跃迁几率,荧光分支比,辐射寿命等参数.     

双温区热扩散掺杂Fe2+∶ZnSe激光晶体的制备及激光输出性能

本文以CVD ZnSe晶片为基质材料,以FeSe粉末为掺杂物,采用双温区热扩散掺杂技术获得了尺寸为Ø22 mm×4 mm的Fe²⁺∶ZnSe激光晶体。通过二次离子质谱(SIMS)测试该晶体样品表面铁离子浓度为3.43×10¹⁸ cm^-3,并通过X射线光电子能谱(XPS)分析了晶体样品中铁元素的离子价态。采用UV/Vis/NIR分光光度计和傅里叶红外光谱仪测试了Fe²⁺∶ZnSe激光晶体的透过谱图。测试结果显示,在3.0 μm处出现了明显的Fe²⁺吸收峰,峰值透过率为5.5%。以波长为2.93 μm的Cr, Er∶YAG激光器为泵浦源,温度77 K时抽运尺寸10 mm×10 mm×4 mm的 Fe²⁺∶ZnSe晶体,获得了能量为191 mJ、中心波长4.04 μm的中红外激光输出,光光转换效率13.84%。     

Cr~(4+)∶Ca_2GeO_4多晶料的合成与表征

采用固相法合成Cr4+∶Ca2GeO4晶体原料,通过XRD分析确定了合成Cr4+∶Ca2GeO4多晶料的最佳温度,计算了Cr4+∶Ca2GeO4多晶料的晶格参数。XPS和荧光光谱分析表明多晶料中含有Cr4+。Cr4+∶Ca2GeO4多晶料具有宽的室温荧光光谱,光谱范围为1000~1600 nm,最强荧光发射峰位于1257 nm,这是Cr4+的3T2→3A2能级跃迁导致的荧光发射。     

Yb3+: Sr3Gd(BO3)3激光晶体的生长和光谱特性

采用提拉法(Czochralski)生长出了掺Yb3+的Sr3Gd(BO3)3晶体,晶体尺寸达到:25 mm×30 mm.测量了Yb3+: Sr3Gd(BO3)3晶体的吸收谱、荧光谱以及荧光寿命.Yb3+: Sr3Gd(BO3)3晶体在975 nm有一半峰宽为7 nm的强吸收峰,π谱的吸收跃迁截面σa=7.28×10-21 cm2,在1040 nm的发射跃迁截面σe=1.43×10-21 cm2.辐射寿命为1.46 ms, Yb3+浓度为13 at;时的荧光寿命f=2.14 ms,Yb3+浓度为0.5 at;时的荧光寿命f=1.21 ms.     

Cr,Nd:GSAG晶体生长、光谱及LD泵浦激光性能研究

Cr,Nd:GSAG是一种性能优良的激光晶体,但是关于它的LD泵浦激光性能的研究很少.用提拉法生长了Cr,Nd:GSAG晶体,测定了它的化学成分、结构,初步测试了它的激光性能.晶体的(111)面X射线摇摆曲线半高全宽为0.055°.采用Rietveld方法精修X射线粉末衍射谱得到了Cr,Nd:GSAG晶体的原子结构参数、温度因子等.Cr,Nd:GSAG的最强吸收峰位于808.6nm处,吸收截面为3.38×10-20cm2.808nm光激发下,Cr,Nd:GSAG的最强发射峰位于1060nm,发射截面为6.04×10-20cm2,并测得激光上能级4F3/2的荧光寿命为274μs.利用808nm连续波LD泵浦实现了1060nm的激光输出,在输入功率为8.88W时,最大输出功率为0.513W,斜效率为6.73;,光-光转换效率为5.78;.此外还讨论了Cr,Nd:GSAG晶体中的Cr3+与Nd3+之间的能量传递机理.     

ZnSe和Cr∶ ZnSe单晶的温梯法制备及光学性能研究

采用温度梯度法(TGT)生长了直径为32 mm大尺寸ZnSe晶体.对生长出的ZnSe单晶进行了光学性能分析.采用磁控溅射方法在ZnSe晶体上镀铬膜,通过热扩散方法成功制备出中红外Cr∶ ZnSe激光晶体,并研究了Cr∶ZnSe晶体的光谱性能.吸收光谱测试观察到了Cr2+(3d4)取代四面体配位Zn2的5T2→5E能级的跃迁在1800nm的吸收带.77 K低温的光致发光光谱表明Cr∶ ZnSe晶体具有中心波长位于2.2 μm的宽谱带发射特征.     

双掺Er~(3+)/Yb~(3+)∶Sr_3La_2(BO_3)_4晶体的生长与光谱特性

采用提拉法生长了尺寸为20mm×30mm的Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体,研究了Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体的吸收光谱和荧光光谱。根据Judd-Ofelt理论分析并计算了辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数,获得的唯象参数为:Ω2=15.59×10-20cm2,Ω4=2.25×10-20cm2,Ω6=1.49×10-20cm2。在Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体中Er3+在1533nm处发射跃迁截面为7.88×10-21cm2,Er3+的4I13/2→4I15/2能级跃迁的荧光寿命和辐射寿命分别为0.728ms和4.24ms,结果表明Yb3+对Er3+有敏化作用,提高了对泵浦光的吸收能力,Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体可望作为1.55μm波段的一种有潜力的激光材料。     

Nd∶YTaO4的制备、结构与发光性能

为探索新型激光材料,采用高温固相反应法合成了(1at;) Nd∶ YTaO4多晶粉末,研究了其结构与发光性质.利用Rietveld方法对样品的X射线衍射谱进行精修得到晶胞参数、原子坐标等.测试了样品8K温度下的激发光谱以及8K和室温下808 nm激发的荧光光谱,对发光谱峰进行了指认,获得了Nd3+在YTaO4中的晶场能级分裂.结果表明,Nd3++的4 F3/2→4I11/2跃迁的发射截面为28.4×10-20 cm2,荧光寿命为155μs.较小的发射截面和较长的能级寿命表明Nd∶YTaO4是一种很有希望的激光二极管抽运的调Q激光材料.     

Fe2+∶ZnSe晶体制备及光学吸收

本文采用热扩散掺杂技术制备了Fe2+∶ZnSe晶体,获得尺寸达φ20 mm×2.0mm的晶体样品.光谱测试分析结果显示,晶体样品在3.0 μm附近具有显著的Fe2+∶ZnSe晶体的特征吸收,相对吸收强度达85;;通过ICP-AES测试该晶体样品中铁离子为4.5 ×1017 cm-3;分析了影响掺杂铁离子浓度的主要因素.     

以巯基乙酸为稳定剂的水溶性CdTe量子点的水热合成及表征

以巯基乙酸为稳定剂,采用水热合成方法在140℃下合成水溶性CdTe量子点.研究了不同的反应时间、反应温度、反应前驱体pH值、前驱体的配比、前驱体的浓度对CdTe量子点光学性质的影响.采用TEM、XRD、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等技术对所制得产品进行表征.结果表明:当反应前驱体n(Cd2+∶TGA∶ HTe-)=1.0∶2.0∶0.1,C(Cd2+) =2.63×10-3mol/L,反应温度为140℃,pH值为12.0条件下,所制的CdTe量子点的荧光漆发射波长在512 ～559 nm范围内连续可调,量子产率较高(44.9;),半峰宽较窄达(FWHM=50 nm、EM=547.0 nm).与回流方法制备的水溶性CdTe量子点相比,利用水热反应釜的合成方法简单,CdTe量子点生长速度快,70 min就可生长到2.5 nm,粒径较均匀,荧光强度强,能够为免疫层析试纸条的组装提供性能较好的荧光标记物.     

Nd:Ca10 K(VO4)7激光晶体的生长及光谱性质

采用固相法合成多晶粉末原料,并用提拉法(Czochraski)生长出尺寸约为φ20 mm×20mm、光学质量优良的Nd:Ca10K(VO4)7晶体.采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP)测定了Nd3 、K 离子在晶体中的掺杂浓度,并据此计算出其有效分凝系数Keff分别为1.25、0.73.测定了晶体的热膨胀系数,约为αa=7.9×10-6K-1,αc=11.3×10-6K-1;维氏硬度为358.3VDH.在室温下测定了Nd:Ca10K(VO4)7晶体的偏振吸收谱、偏振荧光谱及荧光寿命,并用J-O理论计算了其光谱参数.结果表明,该晶体在810 nm处的吸收半峰宽为11 nm,其吸收截面为5.06×10-20cm2;在1069nm处具有较大的发射截面,约为1.72×10-19cm2.同时,该晶体还具有比较弱的浓度猝灭效应.这些特点表明该晶体较适合用作微片激光材料.     

新型红色荧光粉NaLa(MoO4)2∶Sm3+的微波辅助溶胶-凝胶法合成及发光性能研究

采用微波辅助溶胶-凝胶法合成了NaLa(MoO4)2∶Sm3+新型系列红色荧光粉.通过热重-差热分析仪分析了前驱体的热分解过程,运用X射线衍射仪、扫描电镜及荧光分光光度计等手段分别对样品的物相结构、微观形貌、发光性质等进行分析表征.结果表明:前驱体在700℃以上煅烧即可得到NaLa(MoO4)2的纯相;800℃煅烧所得样品粒度均匀,尺寸约为700～ 800 nm;所合成的NaLa(MoO4)2∶Sm3+主要的激发峰位于307 nm、364 nm、377 nm、405 nm、469 nm处,其中最强的激发峰位于405 nm;发射光谱主要由571 nm、607 nm、647 nm处的三个发射峰组成,分别对应Sm3+的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2、4G5/2→6H9/2跃迁,其中最强发射峰位于647 nm处,说明样品在紫外、近紫外及蓝光区均可被激发,且发出红光.研究发现:煅烧温度为800℃、Sm3+掺杂浓度为0.04时,样品发光强度最大,其浓度淬灭主要是由电偶极-电偶极相互作用引起的.     

Nd~(3+)掺杂的Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体光谱特性研究

采用提拉法生长出25mm×40mm的Nd3+∶Sr3Y2(BO3)4晶体,测试了该晶体的吸收光谱、荧光光谱及荧光寿命。结果表明:Nd3+∶Sr3Y2(BO3)4晶体在807nm附近有最强的吸收峰,其半峰宽(FWHM)为16nm,宽的吸收半峰宽适合于LD泵浦;从荧光光谱得到发射波长分别为910.8nm、1065.2nm和1399nm的荧光峰。根据吸收和荧光光谱,计算了晶体的吸收截面和发射截面。采用J-O理论计算了Nd3+在Sr3Y2(BO3)4中的强度参数、各能级的振子强度、自发辐射几率、荧光分支比等参数。计算结果表明,其强度参数Ω2=3.816×10-20cm2,Ω4=10.895×10-20cm2,Ω6=12.44×10-20cm2,辐射寿命为104μs,量子效率η=49.7%,荧光分支比β1(0.88μm)=0.429,β2(1.06μm)=0.461,β3(1.35μm)=0.107,β4(1.88μm)=0.003。     

光学浮区法生长掺锡氧化镓单晶及性能研究

作为垂直结构的GaN基LED新型衬底材料,β-Ga2 O3单晶已经引起了人们的广泛关注.β-Ga2O3单晶的导电性是通过掺杂来实现的,Sn4掺入是其中一种很好提高-Ga2O3导电性的方法.利用光学浮区法生长了尺寸为5×20 mm2,掺杂浓度为10;的掺锡氧化镓单晶(Sn∶ β-Ga2O3),并对Sn∶ β-Ga2O3单晶的缺陷密度、导电和荧光光谱特性进行了研究.结果表明:实验制得Sn∶β-Ga2O3样品的线缺陷约为6.51×105/cm2,掺入Sn4+杂质后β-Ga2 O3的电导率增加,样品的最高电导率为2.210 S/cm,同时Sn4+的掺入会抑制β-Ga2O3的红绿光发射.     

SrCO3∶Eu2+荧光粉的制备及其发光性能研究

首先采用微波辅助共沉淀制备SrCO.∶Eu3+前驱物,然后高温还原得到SrCO3∶Eu2+样品.通过X射线衍射仪(XRD)和荧光光度仪分析样品的结构和发光性能,确定样品的最佳煅烧温度为1100℃,助熔剂硼酸的最佳用量为15;.研究表明,样品的激发图谱由220 ～ 320 nm和400 ～580 nm两个宽带光谱组成;发射图谱位于550～700 nm宽带吸收峰,其特征发射峰值位于610 nm(λex =475 nm),属于红色发光.这种宽带激发和发射的碳酸锶基质的稀土荧光粉可望用于制造荧光玻璃.     

ACRT-Te溶剂法生长的ZnTe∶Cr晶体的光谱性能

采用改进的ACRT-Te溶剂法制备了ZnTe∶ Cr晶体,并对晶体的光谱特性进行了表征.紫外-可见-近红外透过光谱分析表明,晶体在800 nm和1790 nm处出现了与Cr2+有关的强吸收,并在570 ～ 750 nm范围内存在与Zn空位有关的吸收.低温光致发光(PL)谱分析表明,晶体在530 nm附近和595 ～ 630 nm之间出现近带边(NBE)发射和自激活(SA)发射.进一步分析表明,NBE发射由受主束缚激子(A1,X)峰、电子-受主对(e,A)峰和施主-受主对(DAP)发光峰组成.利用Arrhenius公式对变温PL谱上的NBE峰进行拟合,得出样品在低温(＜50 K)和高温(＞50 K)时的热猝灭激活能分别为3.87 meV和59.53 meV.红外荧光谱分析表明,ZnTe∶ Cr晶体的室温荧光发射带为2～2.6 μm,荧光寿命为1.0 ×10-6s.     

2.1μm激光晶体Cr,Tm,Ho∶YAG的生长、光谱和激光性能

采用提拉法成功生长出了优质的Cr,Tm,Ho∶ YAG晶体,并对其光谱及激光性能进行了研究.测量了晶体在350～2700 nm波段内的吸收光谱.用450 nm激光激发,测量了晶体的稳态和瞬态荧光光谱,拟合得到2.1 μm激光上能级的寿命为10.65 ms.用F-L公式计算了晶体在2.1 μm处的发射截面为6.92×10-20 cm2,并与其他Ho3+掺杂的激光晶体进行了对比.采用氙灯泵浦Cr,Tm,Ho∶ YAG晶体棒,实现2.1 μm的脉冲输出.在3 Hz和10 Hz时的激光阈值分别为33.11 J和33.88 J,斜效率均为4.5;,比市售成熟的激光棒的激光输出效率更高.     

KSr2I5∶Eu单晶生长及荧光性能研究

用布里奇曼法成功制备出一种新颖的三元系碱金属卤化物闪烁晶体-KSr2I5∶Eu,加工后的晶体尺寸达15 mm×10 mm×10 mm.XRD测试结果与KSr2I5的标准卡片(卡片号为PDF#39-1140) 进行比对,结果一致.KSr2I5晶体密度为4.39 g/cm3,差示扫描量热法显示晶体的熔点约为470 ℃左右.荧光光谱和X射线激发发射光谱测试结果表明KSr2I5∶0.5;Eu晶体只有一个发射峰,位于445 nm处附近,属于典型的Eu2+的5d→4f的跃迁发射.计算表明,用PMTR1306测试KSr2I5∶0.5;Eu晶体的量子效率约为12.2;.作为一种新型的闪烁晶体具有潜在的商用化价值.