稀土离子掺杂氟化物激光晶体研究进展

稀土离子掺杂氟化物晶体具有宽透光波段高透过率、低声子能量、长荧光寿命、负热光系数等优良特性,可以产生从紫外到中红外波段激光,是一类重要的激光增益介质。本文综述了本团队在稀土离子掺杂LiLuF₄、LiYF₄、BaY₂F₈、LaF₃、PbF₂、CeF₃等氟化物晶体生长、光学和激光性能等方面的研究进展,总结了稀土离子共掺敏化、退激活、能级耦合调控以及多离子发光等方面的研究工作,展望了稀土离子掺杂氟化物激光晶体的研究发展趋势。     

中红外波段激光晶体的研究进展

2～5 μm中红外波段激光在定向红外对抗、反恐、生物医疗、环境监测、光通讯、强场物理、激光聚变等方面有重要应用,还可用作5 ～ 20 μm中远红外激光输出的泵浦光源.从1μm的Nd3+和Yb3+,1.5 μm的Er3+,2 μm的Tm3+和Ho3+,2～3 μm的Tm3+和Cr2+,3 m的Er3+、Ho3+、U4+和Dy3+,到4 μm的Fe2+和Ho3+,再到大于4 μm的Dy3+、Er3+和Pr3+等,不断向中波红外方向拓展,是激光晶体发展的前沿.本文综述了近几年中红外波段激光晶体的研究现状,并对其未来发展进行了简要评述.文中还涉及到部分透明陶瓷的工作.     

中红外氟化物激光晶体的生长和性能优化研究

中红外激光晶体材料作为激光技术核心增益材料之一,在军事光电对抗、激光医疗、卫星遥感、环境监测、基础科学等领域具有非常重要的应用.本文介绍了近年来在中红外氟化物激光晶体材料中,关于晶体生长、光学性能优化以及中红外激光性能等方面的研究工作,特别是在中红外光学性能优化调控方面,主要介绍基于稀土能级耦合的相互作用,有效抑制发光离子的自终止效应,以及为发光离子提供有效泵浦通道.     

编者按

正中红外激光与非线性光学晶体在红外对抗、反恐、生物医疗、环境监测、光通讯、强场物理、激光聚变及中远红外(非线性频率转换)基础光源等方面具有重要应用,伴随半导体激光(laser diode,LD)、固体和光纤激光(含谐振泵浦)泵浦源技术的发展,已然成为激光和非线性晶体的主流发展方向之一,这类晶体也成为了激光材料的研究热点。为促进学术交流,本期特别推出"中红外激光与非线性光学晶体"专栏,邀请了国内有影响力的中青年专家学者撰写了有关文章,择要介绍如下。在中红外波段,考虑到宽吸收带、大吸收截面、长的上能级寿命(ms～数十ms)以及离子交叉弛豫、量子效率增高、LD泵浦源成熟等综合因素,2μm波段的Tm~(3+)、Ho~(3+)和3μm波段的Er~(3+)是中红外波段     

倍半氧化物晶体及其1～3μm波段激光性能研究进展

倍半氧化物具有优异的热学性能、稳定的物化性能、低的最大声子能量和强的晶体场，是理想的高功率、大能量激光基质材料。倍半氧化物具有超高熔点，因此其高质量、大尺寸的晶体制备极其困难，研究人员对此进行了长期的研究探索。近年激光技术发展对高品质倍半氧化物单晶的迫切需求促使相关晶体的生长技术取得了突破。本文在简单介绍倍半氧化物性能与结构的基础上，详细综述了Lu₂O₃、Sc₂O₃、Y₂O₃倍半氧化物晶体的生长方法及缺陷种类，系统总结了稀土离子掺杂的倍半氧化物在1～3μm波段内的激光性能，最后对其未来的研究与发展方向进行了展望。     

过渡金属离子掺杂Ⅱ-Ⅵ族中红外激光陶瓷研究进展

2~5 μm中红外激光在民用和军事领域的应用十分广泛。直接泵浦中红外激光增益介质材料是产生中红外激光的主要方式之一,二价过渡金属离子Cr²⁺或Fe²⁺掺杂的ZnS或ZnSe (TM²⁺∶Ⅱ-Ⅵ)材料以其独特的光谱特性成为目前最具发展前景的中红外激光增益材料之一。本文首先归纳了TM²⁺∶Ⅱ-Ⅵ材料的主要制备技术路线,然后重点介绍了采用激光陶瓷技术制备TM²⁺∶Ⅱ-Ⅵ材料的研究进展,最后对TM²⁺∶Ⅱ-Ⅵ陶瓷的原料制备与烧结技术的优化进行了展望。希望以此促进TM²⁺∶Ⅱ-Ⅵ激光陶瓷材料的发展,为获得高性能的TM²⁺∶Ⅱ-Ⅵ中红外激光器奠定关键材料基础。     

8～12μm长波红外非线性晶体研究进展

中长波红外3～5μm、8～12μm波段激光在红外对抗、环境监测、医疗诊断等诸多领域均有重要应用.通过非线性频率变换技术是获得中长波红外激光的主要方式,红外非线性晶体是其中的核心部件.目前,3～5μm中波红外非线性晶体已基本满足激光的应用需求.随着近年来激光波长向长波红外的拓展,以及中/长波红外多波段融合技术的发展,迫切需要性能优异的长波红外非线性晶体.论文主要对目前已知8～12μm波段的长波红外非线性晶体进行梳理,并分别从晶体性能、制备技术以及激光应用等方面综述它们的研究进展,对比分析它们在长波红外波段的应用潜质以及存在的技术瓶颈,指出长波红外非线性晶体的重点研究方向.     

双掺质KTP晶体倍频效应的研究

采用激光粉末倍频法,对掺入相同浓度Nb5+离子(1;)和相同浓度Nd3+,Yb3+,Tm3+等稀土离子(3;)的KTP-K6体系中生长的Nb:Nd:KTP,Nb:Yb:KTP和Nb:Tm:KTP双掺晶体进行了粉末倍频效应测试.结果发现,3种双掺质KTP晶体的粉末倍频效应较之KTP均有所提高.     

以2-甲基-丙烯酸,4-(吡啶-4-偶氮)-苯酯为配体的四个配位化合物的合成、晶体结构和紫外吸收

4个单核配位化合物,[Zn(Maape)2(H2O)2(NO3)2] (1, 单核), [Cu(Maape)2(H2O)2(NO3)2] (2, 单核), [Zn(Maape)2Cl2] (3, 单核), [Zn(Maape)(H2O)4SO4] (4, 单核),都是用过渡金属盐和配体2-甲基-丙烯酸,4-(吡啶-4-偶氮)-苯酯合成的.四个化合物由单晶X-射线衍射和结构分析表明都是单核化合物.另外,还通过红外和元素分析对其进行表征.配位化合物的结构不仅受配位金属离子的影响还受不同配位阴离子的影响.化合物1和2的结构都是由一个金属离子中心、2个配位硝酸根离子和2个配体分子组成的单核配合物.化合物3的单核结构中包含一个Zn(II)、2个氯离子和2个配体分子.而化合物4的不对称单元[Zn(Maape)(H2O)4SO4]中Zn(II)中心位于二重对称轴上.在本文中,配体和4个化合物都在323 nm处有最高紫外吸收峰.     

应用拉曼散射研究稀土钴氧化物的晶体结构

稀土钴氧化物的磁特性和输运性质强烈依靠稀土离子和它们的精细结构.通过Raman散射研究了稀土离子在两种结构中的作用.当R=La、Ce、Pr、Nd,时,RCoO_3化合物为立方结构(Pm~3m),而对于小离子半径(R=Sm、Eu、Gd和Dy),RCoO_3化合物存在于正交结构中[空间群为Pnma(D_(2h)~(16)),Z=4].按照其晶体结构和Raman行为,将RCoO_3化合物分成三个群体:一组包含La、Ce、Pr、Nd,另一组包含Sm、Eu、Gd、Dy,第三组包含Tm、Yb 、Lu 和Er.