Er∶Yb∶YCOB晶体制备及其激光二极管抽运激光特性

研究了Er∶Yb∶YCa4O(BO3)3(简称Er∶Yb∶YCOB)的多晶制备和单晶生长,用提拉法生长出光学质量优良的Er∶Yb∶YCOB单晶,测量了其吸收光谱和荧光光谱,分析了其能级和泵浦原理,并进行了以激光二极管为抽运源的激光试验,实现了Er∶Yb∶YCOB晶体的在1.55μm附近110mW的激光输出,且斜效率达18.9;.     

掺杂YCa4O(BO3)3晶体的生长与性质研究

采用提拉方法,首次使用铂坩埚在大气气氛下生长出大尺寸,高质量的非线性光学晶体YCa4O(BO3)3(YCOB).典型晶体尺寸为直径15～20mm,长度30～40mm.对晶体进行掺杂改性研究,已分别生长出掺杂浓度为5;的Nd:YCOB,Er:YCOB和掺杂浓度为20;的Yb:YCOB晶体.对沿不同方向生长的晶体的习性和缺陷进行了研究.晶体的生长是以典型的二维成核层状生长进行的.当沿方向生长时,晶体易出现(010)面孪晶及方向的解理面;而沿〈010〉方向生长时,可避免孪晶和解理面的出现.我们认为〈010〉方向为最佳生长方向.通过测量晶体的室温透过谱发现掺杂的YCOB晶体在深紫外(220nm)有较高的透过率(80;).初步的自倍频实验可观察到Nd:YCOB晶体能够在811nm的LD泵浦下产生较强的绿光,并且阈值较低.这表明掺稀土的YCOB晶体可能是一种有应用前景的自倍频激光材料.     

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。     

Er3+,Yb3+:YAl3(BO3)4晶体的光谱性质研究

采用助熔剂法生长了Er3+,Yb3+共掺的YAl3(BO3)4晶体,测量了晶体的室温吸收谱.由此吸收谱,根据JuddOfelt理论计算了Er3+在Er3+,Yb3+:YAl3(BO3)4晶体中的强度参数、自发辐射几率、积分发射截面等参数.强度参数为Ω2=2.44×10-20cm2、Ω4=2.00×10-20cm2、Ω6=6.10×10-20cm2.研究了晶体的荧光特性,并在976nm激光泵浦下得到了上转换绿色荧光.     

Er~(3 ),Yb~(3 )∶YAl_3(BO_3)_4晶体的光谱性质研究

采用助熔剂法生长了Er3 ,Yb3 共掺的YAl3 (BO3 ) 4 晶体 ,测量了晶体的室温吸收谱。由此吸收谱 ,根据Judd Ofelt理论计算了Er3 在Er3 ,Yb3 ∶YAl3 (BO3 ) 4 晶体中的强度参数、自发辐射几率、积分发射截面等参数。强度参数为Ω2 =2 .4 4× 10 -2 0 cm2 、Ω4=2 .0 0× 10 -2 0 cm2 、Ω6=6 .10× 10 -2 0 cm2 。研究了晶体的荧光特性 ,并在 976nm激光泵浦下得到了上转换绿色荧光。     

Er,Yb:KGd(WO4)2激光晶体的生长

采用顶部籽晶熔盐法,以K2WO4为助熔剂生长出铒、镱共掺钨酸钆钾[Er,Yb：KGd（WO4）2简称Er,Yb：KGW]激光晶体。XRD分析结果表明晶体为低温相Er,Yb：KGW晶体,即β-Er,Yb：KGW晶体。通过差热分析测量,确定其相变温度和熔点分别为1020℃和1080℃。测量了晶体190-2000nm的室温透过光谱,结果表明除980nm的吸收谱带是Er^3＋离子和Yb^3＋离子的共同谱带之外,其余均属于Er^3＋离子。     

NaYF4:Er3+,Yb3+纳米材料的量子剪裁动力学分析

采用共沉淀法合成NaYF4:Er3+,Yb3+纳米材料,测量其吸收光谱和荧光光谱.利用吸收光谱,计算Er3+离子的辐射跃迁几率.分析489 nm激发下NaYF4:Er3+,Yb3+的量子剪裁近红外荧光光谱,观察到中心波长位于980 nm (Yb3+:2F5/2→2 F7/2)的发射峰;拟合不同Yb3+掺杂浓度下Er3+的2H11/2能级的荧光衰减曲线,得到随着Yb3+浓度的增加,Er3+的寿命逐渐缩短,表明Er3+→Yb3+的能量传递效率和量子剪裁效率逐渐提高.通过Er3+-Yb3+量子剪裁速率方程,计算得最佳掺杂浓度样品NaYF4:2;Er3+,10;Yb3+纳米材料的量子剪裁效率为149.6;.     

2.7μm激光晶体Yb,Er,Ho∶GSGG的生长与光谱性能研究

用提拉法成功生长出了Yb,Er,Ho∶ GSGG晶体,对其光谱性能进行了研究.测量了晶体在320～3000 nm波段内的吸收光谱.用970 nm激光激发,测量了晶体的稳态和瞬态荧光光谱,拟合得到2.7～3 μm激光上下能级寿命,用F-L公式计算了晶体的发射截面.与Er∶ GSGG和Yb,Er∶ GSGG晶体的光谱参数进行了比较,结果表明,Yb,Er,Ho∶GSGG是一种更适合LD泵浦,实现低阈值、高效率2.79 μm激光输出的新型激光晶体.     

纳米Ag颗粒掺杂方式对NaYF4∶Yb3+/Er3+上转换发光材料发光性能的影响

利用水热法制备了Yb3+,Er3+共掺杂NaYF4上转换发光材料.在实验中引入Ag纳米溶胶,研究了Ag纳米颗粒对NaYF4∶ Yb3+/Er3上转换发光材料结构、形貌和光学性质的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱仪对样品的结构、形貌和光学性能进行了研究.结果表明,生成NaYF4∶ Yb3 +/Er3+反应前加入Ag纳米颗粒可使NaYF4∶ Yb3+/Er3+粉末的衍射峰强度增强;生成NaYF4∶Yb3+/Er3+反应后加入Ag纳米颗粒会使六方相样品部分转变成立方相.生成NaYF4:Yb3+/Er3+发光材料前引入Ag纳米溶胶可以大大提升晶体的结晶质量;生成NaYF4∶Yb3+ /Er3+发光材料后引入Ag纳米溶胶,原有六棱柱直径变小,产物有新的球状晶体生成.生成NaYF4∶Yb3+/Er3+反应前加入Ag纳米颗粒,可使NaYF4∶ Yb3+/Er3+上转换材料的发光强度显著增强,与未掺杂Ag纳米颗粒相比发光强度增加约36;.     

SrZrO3∶Er,Yb荧光粉的上转换发光特性研究

采用高温固相法制备出SrZrO3∶Er,Yb上转换发光材料,用XRD、拉曼光谱和荧光光谱对其结构和上转换荧光特性进行表征和分析.XRD和拉曼光谱结果表明,得到的SrZrO3∶Er,Yb为正交相结构.980 nm激发下,SrZrO3∶Er荧光粉存在较强的上转换发光,在533 nm、557 nm和688 nm处存在两个绿色发射带和一个红色发射带,Yb3+的掺杂能够显著提高其上转换发光效率.SrZrO3∶Er,Yb中Er3+的猝灭浓度为1.0;,Yb3+的猝灭浓度为15;.通过研究发光强度随激发功率的关系,探究了Er3+和Yb3+双掺杂体系的发光机制,证实533 nm、557 nm处的绿光发射以及688nm处的红光发射都是双光子过程.     

LiBaBO3: Dy3+材料制备及发光特性研究

采用高温固相法制备了LiBaBO3: Dy3+发光材料.测得LiBaBO3: Dy3+材料的发射光谱为一多峰宽谱,主峰分别为486 nm,578 nm和666 nm;监测578 nm发射峰时所得材料的激发光谱为一多峰宽谱,主峰分别为331 nm,368 nm,397 nm,433 nm,462 nm和478 nm.研究了Dy3+掺杂浓度对LiBaBO3: Dy3+材料发射光谱及发光强度的影响.结果显示:随着Dy3+浓度的增大,黄、蓝发射峰强度比(Y/B)逐渐增大;LiBaBO3: Dy3+材料发光强度随Dy3+浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,在Dy3+浓度为3 mol;时到达峰值,其浓度猝灭机理为电偶极-偶极相互作用.     

Sc2O3: Nd,Sc2O3:Yb纳米粉体的制备和光致发光

以反滴定共沉淀方法制备了Sc2O3:Nd、Sc2O3 :Yb纳米粉体,用热重、差热分析、X射线衍射对前驱体相变及粉体结构进行了研究,并研究了其光致发光.Sc2O3:Nd、 Sc2O3:Yb前躯体的热重和差热曲线分别在73 ℃、77 ℃与434 ℃、436 ℃出现了明显的热失重和吸热峰,结合XRD表明约在450 ℃,前驱体粉体经γ-ScOOH相转变为立方Sc2O3相.Reitveld方法精修给出Sc、O的原子坐标.结果表明,掺杂离子导致了晶格畸变.在825 nm光激发下,粉体Sc2O3 :Nd的1084 nm主荧光峰为Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁;在937 nm光激发下,粉体Sc2O3:Yb的1044 nm主荧光峰为Yb3+的2F5/2→2F7/2跃迁.Sc2O3:Nd、Sc2O3:Yb的发光光谱表明激活离子处于较强晶场中,Stark能级分裂大,有利于降低Yb3+的激光阈值、提高激光热稳定性.     

微波辅助共沉淀法制备SrCO_3∶Eu~(3+)红色荧光粉

采用微波辅助共沉淀法制备SrCO3∶Eu3+红色荧光粉,并利用XRD、SEM和PL-PLE分别对样品SrCO3∶Eu3+的物相、形貌和发光性能进行表征。研究了激发波长以及Eu3+浓度对样品发光性能的影响。结果表明,掺杂Eu3+作为红色发光中心进入到文石型碳酸锶晶格中占据非中心对称的格位。不论是以284nm为中心的Eu3+-O2-电荷迁移带跃迁激发,还是以393nm、464nm的f-f跃迁激发,样品的发射光谱均以614nm为主,对应于Eu3+的电偶极跃迁5D0→7F2,属于红色发光。随着Eu3+掺杂浓度的增大,发光强度先增加后减小,其中在284nm激发下的猝灭浓度为3mol%;在393nm和464nm激发下的猝灭浓度为12mol%。根据Dexter理论,样品的浓度猝灭机理为电偶极-偶极跃迁。这种红色荧光粉SrCO3∶Eu3+有望应用于荧光灯和白光LED领域。     

Structure and optical damage resistance of In:Yb:Er:LiNbO3 crystals

A series of In:Yb:Er:LiNbO₃ crystals have been grown. The UV‐Vis absorption spectra and Infrared (IR) transmission spectra were measured and discussed in terms of the spectroscopic characterizations and the defect structure of the In:Yb:Er:LiNbO₃ crystals. The optical damage resistance was characterized by the transmitted beam pattern distortion method. The optical damage resistance of In (3.0mol %):Yb:Er:LiNbO₃ crystal is one order of magnitude higher than that of other crystal. The dependence of the optical damage resistance on the defect structure was studied. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Mg:In:Er:LiNbO3晶体生长及波导基片光损伤的研究

在LiNbO3中掺进MgO,In2O3,Er2O3以Czochralski技术系统生长了Mg(3mol;):In(1mol;):Er(1mol;):LiNbO3,Mg(3mol;):In(2mol;):Er(1mol;):LiNbO3,Mg(3mol;):In(3mol;):Er(1mol;):LiNbO3晶体.Mg(3mol;):In(3mol;):Er(1mol;):LiNbO3晶体荧光光谱表明4I13/2→ 4I15/2(1.53μm)易实现激光振荡.采用质子交换工艺制作Mg:In:Er:LiNbO3晶体波导基片并以m线法研究Mg:In:Er:LiNbO3晶体波导基片的光损伤.发现抗光损伤能力依次为:Mg:In(3mol;):Er:LiNbO3＞Mg:In(2mol;):Er:LiNbO3＞Mg:In(1mol;):Er:LiNbO3>Er:LiNbO3.以锂空位模型研究Mg:In:Er:LiNbO3晶体抗光损伤能力增强的机理.     

Optical damage resistance of Mg:Ce:Fe:LiNbO3 crystals

Mg:Ce:Fe:LiNbO₃ crystals were prepared with fixed concentrations of Fe₂O₃ and CeO₂, and differing concentrations of MgO by the Czochralski technique. Their infrared transmission spectra were measured in order to investigate their defect structures and their optical damage resistance was characterized by the photoinduced birefringence change and transmission facula distortion method. The optical damage resistance of Mg:Ce:Fe:LiNbO₃ crystals increases remarkably when the concentration of MgO exceeds a threshold concentration. The dependence of the optical damage resistance on the defect structure of Mg:Ce:Fe:LiNbO₃ crystals is discussed in detail. (© 2010 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

In doping effect on optical properties in Zn:In:Fe:LiNbO3 crystals

A series of Zn:In:Fe:LiNbO₃ crystals were prepared by Czochralski method. The crystal composition and defect structure were analyzed by ICP‐OE/MS, UV–vis and IR spectroscopy. The results show that with increasing In³⁺ doping concentration in melt, the segregation coefficients of both Zn and In ions decrease. The optical damage resistance of Zn:In:Fe:LiNbO₃ crystals was studied by the transmitted beam pattern distortion method. It is found that the optical damage resistance of Zn:In(3mol%):Fe LiNbO₃ crystals is two orders of magnitude higher than that of Zn:Fe:LiNbO₃. (© 2009 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

国产无机闪烁晶体LaCl_3∶Ce的探测能力和时间响应测量

以国产的掺铈氯化镧(LaCl3:Ce)闪烁晶体与线性电流大于1.5 A的光电倍增管构成闪烁探测器,利用 60Co、137Cs放射性标准源场,实验测量这种探测器对γ辐射的探测能力,并与同情况NaI:Tl闪烁探测器进行比对;利用266 nm单色激光和ns级的γ脉冲辐射分别对这种闪烁体的光致激发、辐射激发的时间响应性能进行测量.测量结果表明:国产新型LaCl3:Ce无机闪烁晶体样品构成的探测器对1.25 MeV 、0.66 MeV γ射线的探测能力平均约为同情况NaI:Tl闪烁探测器的103%,高的已超过了同尺寸NaI:Tl构成的闪烁探测器;266 nm单色激光光致激发时间响应波形前沿、半高宽、后沿和衰减常数分别为1.05 ns、17.42 ns、54.30 ns和24.61 ns,ns级的γ脉冲辐射激发的时间响应波形前沿、半高宽、后沿和衰减常数分别为1.52 ns、21.99 ns、75.13 ns和34.19 ns.     

Sc:In:Fe:LiNbO3晶体的生长及全息关联存储的研究

在Fe:LiNbO3中掺进Sc2O3和In2O3采用Czochralski技术生长Sc:In:Fe:LiNbO3晶体.测试Sc:In:Fe:LiNbO3晶体的红外光谱和抗光致散射能力.Sc(1mol;):In(2mol;):Fe:LiNbO3晶体OH-吸收峰移到3508cm-1,抗光致散射能力比Fe:LiNbO3晶体提高二个数量级.对Sc(1mol;):In(2mol;):Fe:LiNbO3晶体OH-吸收峰移动机理和抗光致散射能力增强的机理进行讨论.以Sc(1mol;):In(2mol;):Fe:LiNbO3晶体作存储元件,以Cu:KNSBN晶体作为位相共轭镜进行全息关联存储,试验结果表明全息关联存储的成象质量高、图象清晰完整、噪音小.     

Investigation on the blue photorefractive properties varied with MgO codoping in Ru:Fe:LiNbO3 crystals

Mg:Ru:Fe:LiNbO₃ crystals with various doping concentration of MgO have been grown by Czochralski method. The type of charge carriers and photorefractive properties in Mg:Ru:Fe:LiNbO₃ crystals were measured by two‐wave coupling method using Kr⁺ laser (476 nm) and He‐Ne laser (633 nm) as light sources. We found that holes were the dominant charge carriers under blue light irradiation while electrons were the dominant charge carriers under red light irradiation. Mg²⁺ ions behaved no longer as damage resistant, but promoter to the photorefractive properties at 476 nm wavelength. The photorefractive properties under blue light improved with the increase concentration of Mg²⁺ ions. The enhancement mechanisms of the blue photorefractive were suggested. Experimental results definitely showed that Mg‐doped two‐centre Ru:Fe:LiNbO₃ was a promising blue photorefraction material for holographic volume storage.