Nd:LuVO4晶体的生长及其性能研究

采用提拉(Czochralski)法生长了Nd:LuVO4晶体.利用液相反应法,以V2O5和NH4OH生成NH4VO3,Nd2O3、Lu2O3和HNO3生成Nd(NO3)3和Lu(NO3)3反应制备多晶料;所生长Nd0.01Lu0.99VO4晶体为16×20×21 mm3,质量超过40g.以X射线荧光分析仪测得其生长中各主要元素的分凝系数.其中Nd3+约为0.91,V3+和Lu3+接近1.还测定了其介电常数ε11=27.2,ε33=33.9(30℃,1kHz),以同步辐射X射线白光形貌术观察了其内部质量.     

Nd:LuVO4晶体的红外、拉曼光谱和热学特性

利用商群对称分析法分析了Nd:LuVO4晶体的晶格振动模分类,测量了Nd:LuVO4晶体的红外光谱和拉曼光谱,从测定的谱线中指认了该晶体的振动模,理论与实验符合良好.测量了Nd:LuVO4晶体的热膨胀系数,a向、b向和c向的热膨胀系数分别为 1.7×10-7/K 、1.5×10-7/K和9.1×10-7/K.测量了比热,其值约为0.48J/g·K.测量了热传导率,其值沿<100>方向为6.2W/m·K,沿<001>方向为7.9W/m·K.这些参数显示该晶体是一种热学性能优良的激光晶体.     

脉冲激光沉积法生长Nd:LUVO4薄膜

采用脉冲激光沉积技术在不同温度和氧分压下,在(100)Si片和抛光石英片上生长了一系列(200)面择优取向的Nd:LuVO4薄膜.利用X射线衍射分析了所制备薄膜的成膜情况,认为成膜较为适宜的温度为700℃,氧分压为10Pa.用棱镜耦合法测得了该薄膜的有效折射率为2.0452.利用扫描电镜(SEM)观察了Nd:LuVO4薄膜的表面形貌.     

新型高效激光物质-Nd:YGdVO4混晶

液相法合成了GdVO4和YVO4多晶料,提拉法成功生长了低浓度掺钕的不同钆钇比YGdVO4混晶.X射线荧光分析法分析了晶体组分.吸收谱和透射谱显示,Nd:YGdVO4具有更大的吸收半宽.不同Gd/Y浓度比的晶体激光性能有所不同,最大1.06μm激光输出达到7W,同时晶体在1.34μm 的激光输出超过了3W.Nd:YGdVO4混晶是一种新的具有潜力的激光晶体.     

La:NdPO4晶体的生长和晶格振动特性

采用助熔剂自发成核法生长了La: NdPO4晶体,采用X射线衍射技术表征了晶体的物相结构,采用红外和拉曼散射技术研究了晶体的品格振动特性,主要结论为:生长的晶体为单斜晶系,P21/n空间群;对实验观测到的振动模进行了指认,其中高频模主要为PO4四面体的内振动模.由于晶体结构缺陷和某些内、外振动模的耦合等原因,观测到的振动模数量少于理论预测值.通过比较La: NdPO4和NdPO4晶体的声子谱得出其晶格振动特性基本一致,但由于Nd比La的原子半径小,Nd和PO4之间的作用力增强,从而使PO4四面体"收缩",因此实验观测到La:NdPO4晶体的内振动模的波数较NdPO4晶体的蓝移.     

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.     

Yb:NdPO4晶体的生长与光谱性质

采用助熔剂自发成核法,以Li2CO3-2MoO3为助熔剂,生长出了Yb∶ NdPO4晶体.通过X射线粉末衍射和X射线能谱技术对所得的晶体进行了表征.结果表明,少量Yb3+掺入到了NdPO4晶体中,但并未改变NdPO4晶体的晶格结构.比较了Yb∶ NdPO4晶体和NdPO4晶体室温下的透过光谱.测量了室温下晶体的荧光光谱,泵浦光波长为332 nm.结果表明晶体的最强荧光发射峰位于995nm,归属于Yb3+从激发态2F5/2到基态2F7/2的电子跃迁.1059nm的发射峰归属于Nd3+从4 F3/2到4I11/2的电子跃迁.Nd3+的发射峰强度较弱,表明在室温下晶体中主要发生了Nd3+ →Yb3的能量传递.     

LiNdP4O12晶体的生长缺陷

LiNdP4O12(LNP)晶体是一种新型的激光材料.本文报道了用同步辐射X射线白光形貌术和光学显微法研究由助熔剂籽晶旋转法生长的LNP晶体的生长缺陷,观察到了圆形生长台阶及精细的系列台阶结构,对晶体中的包裹物和位错缺陷等进行了详细的观察描述,还发现了一种比较奇特的腐蚀沟槽,分析了这种腐蚀沟槽的形成机理及各种缺陷的成因和克服办法.     

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.     

人造金刚石晶体缺陷的同步辐射X射线衍射形貌像浅析

利用同步辐射X射线对人造金刚石晶体缺陷进行了形貌学研究,实验采用了透射(劳埃)形貌术和反射形貌术两种方法.所得的X射线透射劳埃图上大部分斑点分别分布在四条主晶带上,经分析发现,该金刚石晶体主要的晶体缺陷为位错,并推导出晶体内部存在Frank不全位错.该晶体的反射形貌像中位错呈网状分布,说明其表层缺陷多于内部缺陷.此外,由形貌像分析发现该人造金刚石晶体的晶体缺陷明显少于天然金刚石.     

激光晶体Nd3+:Gd3Ga5O12中的核心和小面生长

Nd3+:Gd3Ga5O12(Nd:GGG)晶体是热容固体激光器的一种重要的工作介质.采用提拉法沿〈111〉方向生长出了Nd:GGG单晶,利用激光器、应力仪和偏光显微镜等仪器和方法,对晶体的小面生长及核心等缺陷进行了观察,分析了小面生长的机理,并提出了消除这些缺陷的办法.通过研究,为改善生长工艺、生长大尺寸优质Nd:GGG晶体提供参考.     

大尺寸Nd,Ce∶YAG激光晶体的生长及缺陷研究

双掺Nd,Ce∶YAG晶体相比传统的Nd∶YAG具有输出能量高、激光振荡阈值低的优点。近几年高能效固体激光器的发展对大尺寸、高质量Nd,Ce∶YAG晶体的需求越来越大。采用提拉法生长大尺寸Nd,Ce∶YAG时,极易出现包裹物和开裂缺陷。本文通过理论与实践相结合的方式分析了晶体在生长过程中产生缺陷的原因,并提出了解决办法,成功生长出直径ø50 mm等径长150 mm的高质量Nd,Ce∶YAG单晶。本研究可为批量化生长大尺寸Nd,Ce∶YAG晶体的质量改进提供方向和指导。     

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.     

一族Nd:YxGd1-xVO4混晶性质比较及其调Q性能研究

Czoehralski法成功生长了一系列不同Cd／Y的低掺杂Nd：YxGd1-xVO4混晶，并对它们的一些基本性质进行了比较，发现随着Gd含量的增加，晶体晶胞a，c轴常数呈线性增长，故YVO4和GdVO4晶体可以实现无限互溶。少量Gd掺杂可使混晶晶体比热和荧光寿命增大，并有效地增强了其荧光强度。我们对该晶体的低功率泵浦下的Cr^4 ：YAG调Q激光性能也进行了研究，发现Nd：YxGd1-xVO4混晶具有良好调Q性能。     

大尺寸高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体的光谱性质

由于Nd3 离子半径0.112nm和Y3 离子半径0.101nm相差10.9%,使得Nd3 离子非常难于进入YAG晶体中。我们用温度梯度法生长了大尺寸高浓度(2.8 at%)的Nd:YAG晶体,同时与用提拉法Nd:GGG晶体进行了比较。分析了高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体浓度猝灭问题。研究了不同浓度掺杂的猝灭效应。在同样的掺杂浓度下,我们发现它们的猝灭程度不同,其原因是两种晶体中ΔE(m is-)m和ΔE(m i s )m不同。     

Growth of Nd:Sr3Ga2Ge4O14 crystals by a modified Bridgman method

Bridgman growth of Nd:SGG (Sr₃Ga₂Ge₄O₁₄) crystals has been investigated for the first time. Pt crucible of ∅︁25mm×250mm with a seed well of ∅︁10mm×80 mm is used, and seed is SGG crystal of ∅︁10mm×50mm grown by Bridgman method in advance. The growth parameters are optimized as the furnace temperature is set to 1450∼1500°C, temperature gradient in the crystal‐melt interface is less than 25 K/cm and growth rate is less than 0.5mm/h. The Nd:SGG crystals with 25mm in diameter and 60mm in length are grown successfully from 1.5 to 8at% Nd³⁺ doped stoichiometric Sr₃Ga₂Ge₄O₁₄ melt. The distribution coefficient and concentration of Nd³⁺ in Nd:SGG crystals are obviously higher than those of Nd:YAG crystal. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

双掺离子在KTNNP晶体生长中的协同效应研究

本文采用高温溶液法生长了不同掺质浓度的较大尺寸掺Nd3+和Nb5+KTP(KTNNP)晶体,以X射线单晶衍射仪测定了所生长晶体的晶胞参数,以等离子发射光谱(ICP-AES)法系统测定了晶体中的掺质浓度。实验结果显示,掺Nd3+和Nb5+后,KTP晶体生长习性和形态发生了很大的变化,而且体系中Nd3+的分配系数明显增大,并随Nb5+浓度的增大而增大,从而体现了Nb5+对Nd3+的协同效应。另外,掺质后,晶体的单胞体积一般略有增大,但未呈现出规律性。     

5英寸Nd:GGG激光晶体的生长

本文介绍采用提拉法,运用上称重自等径技术(ADC)生长5inch的掺钕钆镓石榴石(Nd:GGG)晶体.通过调整生长工艺参数,优化温场结构,我们成功生长了5inch的Nd:GGG晶体.晶体外观完整,无宏观缺陷,有望作为激光工作物质用于强固体热容激光器中.此外,我们对晶体的外形和生长界面作了讨论.     

The effect of crucible bottom deformation on the quality of Nd:GGG crystals grown by Czochralski method

In this paper, we report the growth of neodymium doped Gadolinium Gallium Garnet (Nd: GGG) crystal using Czochralski (CZ) method, and study the effects of crucible bottom deformation and thermal insulator thickness on the growth process and crystal quality. Garnet structure and <111> crystallography orientation of the crystal were confirmed by the X‐Ray diffraction (XRD) analysis. Macroscopic defects, residual stresses, quality, and homogeneity of the crystals were investigated by means of parallel plane polariscope and laser fizeau interferometer respectively and the results compared together. Experimental observations show that the crucible bottom deformation from flat to convex, and decreasing the thickness of zirconia insulator under the crucible result in the formation of lateral cores and increasing the crystal inhomogeneity and tensions, leading to the decrease of the crystal quality. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Influence of La3+ ions on growth and NLO properties of KDP single crystals

Single crystals of pure and Lanthanum added KDP crystals were grown from aqueous solution. The influence of La³⁺ ions in KDP crystals is studied. Isolated centers are formed by La³⁺ ions in KDP structure along (100) plane. La³⁺ ions incorporated into superficial crystal growth layer and slightly affect the growth process as they generate weak lattice stresses. The creation of these weak lattice stress is confirmed by Vickers's micro hardness test. The HRXRD analysis showed reduced structural defects in the La added KDP in the (100) plane than pure KDP. The incorporation of La in the crystal was confirmed by EDAX analysis. The Kurtz's powder SHG efficiency was found to be 1.5 times that of pure KDP. The UV‐Vis transmission spectra of La added KDP showed excellent transmittance from 1100 nm to 340 nm and did not show any change in lower cutoff wavelength with respect to pure KDP. Laser damage threshold value has been determined using Q‐switched Nd:YAG laser operating at 1064 nm and with 65 ns pulses in single shot mode. (© 2006 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)