2μm波段超快激光晶体的研究进展

本文综述了Tm、Ho离子掺杂的双钨酸盐类晶体、YAP晶体、Lu2O3晶体、CLNGG晶体的光谱参数和最新研究进展,以及利用它们作为基质的超快激光器的工作性能,总结了各类激光晶体的晶体性质和优点,并指出具有寻找适合LD泵浦的宽吸收和发射光谱特性的无序结构晶体材料将成为未来的研究方向.     

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;.     

石墨烯锁模激光研究取得重要进展

超快锁模激光具有优秀的时域和频域特征,在基础科学研究、超快激光光谱、量子相干控制、微加工、光通讯和等离子成像与诊断等许多新的领域有非常重要的应用。当前常用的被动锁模器件具有带宽窄和高成本的缺点,限制了超快激光的发展。因此探索和应用新型的被动锁模材料和锁模技术是超快激光研究领域的热点和重点之一。     

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.     

0.5at;Yb∶YAG晶体光谱与激光性能研究

采用提拉法生长yb3+掺杂浓度为0.5at;高质量的Yb∶Y3 Al5O12(Yb∶YAG)晶体.对晶体的结晶质量、分凝系数和光谱和激光性能进行了表征.结果表明:所生长的晶体结晶质量较好,在空气中退火后晶体吸收系数略有增加,晶体中自吸收效应的影响很小,具有宽的发射带.Yb∶YAG晶体和Yb∶YAG/YAG复合晶体分别在抽运功率为7.1W和6.15W的LD抽运下,获得2.19W和1.354 W的连续激光输出,斜率效率分别为34.58;和25.9;.     

激光晶体Zr∶Yb∶LiNbO3的生长及光谱性质研究

采用Czochralski技术分别生长了双掺Zr4+(1mol;,2mol;,3mol;)和Yb3+(0mol;,1mol;,1mol;)的Zr∶Yb∶LiNbO3晶体.测试了晶体的XRD图谱并与标准图谱进行了比较.测量了晶体的红外透射光谱,OH-的振动吸收峰分别位于3485 cm-1、3488 cm-1和3488 cm-1,当Zr4+浓度达到2mol;以后,继续增大Zr4+浓度,OH-的振动吸收峰不发生移动.研究了晶体的室温吸收、发射光谱和荧光寿命特性,表明Zr∶Yb∶LiNbO3晶体是一种潜在的可用来发展具有抗光损伤的新型激光晶体材料.     

Cr3+:LiSrAlF6的晶体生长及其激光性能研究

采用坩埚下降法生长了Cr3+:LiSrAlF6(Cr:LiSAF)晶体.以功率为900mW,波长为488nm的单线氩离子激光泵浦6mol;的Cr:LiSAF晶体,实现了Cr:LiSAF激光器的飞秒级自锁模运转,得到了脉冲宽度为40fs,重复频率为100MHz,平均输出功率为45mW的稳定的锁模脉冲序列.用闪光灯泵浦1mol;的Cr:LiSAF激光棒,在输入能量为120J时,得到了1270mJ的激光输出,斜效率达2.27;.     

高功率激光与“超热导”激光晶体

高功率固体激光技术的发展史就是一部与“废热”的斗争史,为抑制热效应对光束质量的不利影响,先后出现了热容激光器、薄片激光器、板条激光器以及光纤激光器,新的增益介质形态结合先进的散热技术将激光输出功率提升至百千瓦量级。固体激光增益介质的热学性能是限制激光功率进一步取得突破的重要瓶颈。因此,寻找具备超高热导率的激光晶体材料意义重大。本文介绍了上述四种激光器的基本原理及其在高功率激光方面取得的研究进展,从提高增益介质材料热导率的角度出发,对目前已有的方法和研究成果进行了分析与总结,对超热导激光晶体研究和高功率激光技术的发展进行了展望。     

大尺寸优质激光晶体Nd3+/Yb3+∶NaY(WO4)2的生长和性能研究

采用提拉法生长了尺寸为φ25 mm×100 mm的大尺寸Nd3+与Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体.对晶体的生长习性进行了讨论,利用XRD对晶体进行了相分析.测试了晶体的热膨胀特性,得到了主轴方向的热膨胀系数,测得沿c轴的膨胀系数大约为a轴的两倍.在室温下测试了Yb3掺杂的NaY( WO4)2晶体的吸收谱、荧光光谱和相关能级的荧光衰减,用标准与改进的J-O理论分析了吸收光谱与荧光光谱.结果表明,Yb3+掺杂的NaY( WO4)2晶体有着较好的光谱性能参数.采用氙灯泵浦Nd3+掺杂的NaY( WO4)2,实现了1.06 μm波段786 mJ的激光输出,同时在LD泵浦下,采用LBO晶体倍频,实现了87 mW的激光输出,基频光光转换效率为25;,斜率效率为7.98;.     

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。     

Tm:YAG晶体的研究进展

Tm：YAG晶体是性能优异的LD泵浦激光晶体。本文总结了Tm：YAG晶体的生长、光谱性质以及激光性能的研究和发展，并指出了Tm：YAG晶体发展中需要解决的问题。     

Zn2+∶Yb3+∶LiNbO3晶体生长及光谱性能研究

采用提拉法成功生长了Zn2+(2mol;)单掺的同成分铌酸锂(Zn2+∶LiNbO3)晶体及Zn2+(6mol;)和Yb3+(1 mol;)双掺的同成分铌酸锂(Zn2∶Yb3+∶LiNbO3)晶体,晶体尺寸分别约为φ30 mm×40 mm和φ30 mm×50mm.测试了这两个晶体的XRD图谱并与标准图谱进行了比较.测量了Zn2∶LiNbO3和Zn2∶Yb3+∶LiNbO3晶体的红外透射光谱,OH-的振动吸收峰分别位于3484.2 cm-和3493.7 cm-1,表明Zn2+的掺杂浓度还都处在阈值以下.研究了Zn2+∶Yb3+∶LiNbO3晶体的室温吸收、发射光谱和荧光寿命特性,表明其是潜在的近红外激光增益介质,有望发展新型功能激光器件.     

NdGdCOB自倍频微片激光器——一种潜在的牙菌斑检查光源

利用提拉法生长了高质量Nd∶ GdCOB晶体,以单片300 mW左右半导体二极管作为泵源,优化的8at;掺杂Nd∶ GdCOB晶体作为激光自倍频介质,采用简单微片式结构构建激光器,实现泵浦阈值仅为40 mW、输出功率23mW的545 nm自倍频激光.该激光器长度仅1 cm,具有重量轻、便携带和结构简单、紧凑等优势.     

大尺寸钛宝石晶体CPA超短超强激光输出突破100太瓦

太瓦、飞秒(注：太瓦即TW，10^12瓦；飞秒即fs，10^15秒)超快高功率激光在物理、化学以及生命科学等学科领域强场物理研究、激光惯性约束核聚变(ICF)等方面具有广阔的应用前景。自1991年世界上第一台自锁模钛蓝宝石激光器研制成功以来．在短短的10多年里．钛蓝宝石激光器的脉宽从最初的皮秒(ps)发展到现在的几飞秒(6．5fs)。     

中红外激光晶体Er∶YSGG的生长及LD泵浦的激光性能

采用提拉法成功生长出了Er∶ YSGG晶体.吸收光谱分析表明Er∶ YSGG晶体在967.5nm有较强的吸收峰和较宽的吸收谱带.采用966nm半导体激光器泵浦YSGG/Er∶YSGG复合激光晶体元件,实现了2.796 μm的连续激光输出,最大输出功率439 mW,相应的斜率效率为12.5;,光光转换效率为10.6;.     

Yb:GdVO4晶体的光谱及激光损伤阈值

采用提拉法(Czochralski)生长出优质的GdVO4和Yb:GdVO4晶体,其中纯GdVO4晶体具有较高的透过率,可达81;.晶体在室温下的偏振吸收光谱与非偏振荧光光谱表明,Yb:GdVO4晶体是一种具有较大的吸收半峰宽和荧光半峰宽的激光晶体,分别为44～52nm和40～46nm;随着掺杂浓度增大,π偏振吸收系数呈现饱和趋势,且荧光峰的位置出现了红移.此外,还采用Nd:YAG激光器测试了晶体的激光损伤阈值,实验表明,随着Yb3+掺杂浓度从4.1at;增加到22.9at;,激光损伤阈值也相应地从19.9×109W/cm2逐渐减小到2.79×109W/cm2.     

钒酸盐系列激光晶体制备和性能研究

用提拉法生长了Nd∶YVO4, Nd∶GdVO4,Nd∶GdxLa1-xVO4(x=0.8, 0.6, 0.45)系列晶体,对影响晶体质量的因素进行了分析,测量了几种晶体的结构和晶胞常数;测量了Nd∶YVO4, Nd∶GdVO4, Nd∶Gd0.8La0.2VO4和Nd∶Gd0.6La0.4VO4晶体的室温吸收谱和荧光谱,用LD泵浦Nd∶YVO4, Nd∶GdVO4, Nd∶Gd0.8La0.2VO4晶体,实现了1.06μm和1.34μm的激光输出.     

GdCa4O(BO3)3:Yb晶体沿倍频方向的生长和自倍频性质

本文首次报道了利用倍频方向的籽晶生长GdCa4O(BO3)3:Yb(GdCOB:Yb)晶体,通过控制温场及生长速度可以得到高光学质量的晶体.分析了晶体的生长习性及孪晶的形成.通过与b向生长的晶体相比较,认为以倍频方向生长的晶体加工器件时,可以极大地提高利用率(从50;提高到90;).测量了晶体的室温透过谱和荧光谱.利用976nm的激光二极管及列阵二极管作为泵浦源,测量了晶体沿最佳倍频方向的激光输出及自倍频性质.     

钨酸锶及其稀土激活离子掺杂的新型拉曼与自拉曼激光晶体

本文以钨酸锶(SrWO4)晶体为例,介绍了拉曼光学晶体的性质.近年来我们用熔体提拉法成功生长出的一系列纯的和稀土离子掺杂的钨酸锶(SrWO4)晶体.测试了纯SrWO4晶体的热性能和折射率,并拟合出晶体折射率的色散方程.测试了Nd∶ SrWO4晶体的偏振吸收谱、近红外偏振荧光谱和荧光寿命发射曲线,结果显示,Nd∶ SrWO4晶体具有优异的光谱性能.进行了一系列的激光实验,测试了纯SrWO4晶体的拉曼激光性能,及Nd∶ SrWO4晶体的自拉曼激光性能.结果 表明,SrWO4晶体是一个性能优越的拉曼晶体.     

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。