掺钕钒酸钇单晶光谱与激光特性

测量了掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)单晶的吸收光谱、发射光谱和荧光寿命,进行了激光二极管(LD)泵浦激光实验.Nd:YVO4激光器理想的泵浦光是波长808.6nm的π偏振光;Nd:YVO4晶体主发射峰波长为1064.3nm;含Nd原子浓度为1.22;的Nd:YVO4晶体荧光寿命为95μs;泵浦阈值功率为20mW,斜效率为56.39;.研究结论:Nd:YVO4晶体是制作LD泵浦全固态激光器的理想材料.     

掺铈钒酸钇晶体的生长及光学性质的研究

报导了采用提拉法生长的高质量的掺铈钒酸钇(Ce:YVO4)晶体,其中Ce3 离子的掺杂浓度为1.0%原子分数。对加工好的掺铈钒酸钇晶片进行了吸收光谱和荧光光谱的测量。三个吸收峰的中心波长分别在473nm、557nm和584nm。400~600nm的发射带包含两个发射峰,其中心波长分别在424nm和469nm处。文章从能级结构上对Ce:YVO4晶体光谱的产生机制进行了讨论。     

掺钕钒酸钇原料合成与熔体特性的关系

钒酸钇原料(熔料)在高温氧气氛中钒的氧化物具有预蒸发,而在高温缺氧的气氛中高价钒离子(V5+)会分解成低价钒离子(V4+或V3+)以及在晶体生长过程中存在着掺质Nd3+的分凝效应等特性.因此,在原料合成中,除了强调原料合成规范化(保纯性、均匀性及重复性)外,还要对初始原料及添加料的组分和掺质浓度进行适度调节.其目的是在熔体剩料多次重复使用时,所生长的晶体中Nd3+浓度基本不变,而且所生长的晶体能保持单相生长.     

铒镱双掺的钒酸钇和铌酸锂晶体中的铒离子的上转换发光

利用J-O理论,计算了在铒、镱双掺的钒酸钇和铌酸锂晶体中的铒离子在室温下的晶场唯象参数Ωλ(λ=2,4,6)及辐射跃迁几率、无辐射跃迁几率和共振跃迁几率.考虑到铒、镱间的能量转移,写出了在这些晶体中的铒离子的速率方程.速率方程的解表明,在铒、镱双掺的钒酸钇晶体中的铒离子的550 nm的上转换发光,比它在铒、镱双掺的铌酸锂晶体中更为有效.这一理论结果与我们的实验观察结果一致.     

掺钕钒酸钇单晶生长研究

对掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)的多晶料制备、单晶生长、晶体生长形态、掺质分凝效应等进行了系统研究.本文报道了该研究的主要结果.     

Nd∶YVO4杂质引入途径分析

运用ICP方法分析了一次蒸馏水和二次蒸馏水中的离子含量.应用二次蒸馏水合成钒酸钇原料,并生长出Nd∶YVO4晶体.采用色谱对原料样品和晶体样品中的杂质元素和杂质基团进行分析,发现钒酸钇晶体内部含有VO,YO,NdO,YVO2,YVO3,Y2O2基团,含K、Na、Ca等碱金属和稀土元素.在晶体中含有杂质离子铯和铅.     

Nd：YVO4杂质引入途径分析

运用ICP方法分析了一次蒸馏水和二次蒸馏水中的离子含量。应用二次蒸馏水合成钒酸钇原料，并生长出Nd:YVO4晶体。采用色谱对原料样品和晶体样品中的杂质元素和杂质基团进行分析，发现钒酸钇晶体内部含有VO，YO，NdO，YVO2，YVO3，Y2O2基团，含K、Na、Ca等碱金属和稀土元素，在晶体中含有杂质离子铯和铅。     

钒酸钇晶体折射率和折射率温度系数的测定

本文报道了钒酸钇(YVO4)晶体主折射率及其温度系数的测量,用自准直法在20～140℃温度范围内测量了这种晶体在488nm、632.8nm、1079.5nm和1341.4nm波长上的折射率,并得到了上述波长上的折射率温度系数和测量温度范围内修正的Sellmeier方程的常数,用得到的Sellmeier常数计算了1064nm波长下 YVO4晶体的双折射率(Δn),计算的Δn＝0.2082。结果与文献报道的值相当吻合。     

Nd3+:α~NaYF4单晶体的生长与光谱特性

以KF为助熔剂,初始原料按照NaF:KF:YF3:NdF3=30:18:47:5的摩尔比例,采用助熔剂-坩埚下降法成功生长出了优质块体Nd3+掺杂α~NaYF4单晶体.XRD图谱表明,引入少量钕离子没有改变单晶体的立方相结构.测定了钕离子在晶体中的实际掺杂浓度为3.15mol;,相比初始掺杂浓度偏小,说明在单晶体中稀土离子存在着分凝现象.根据吸收图谱,在800nm处具有最强吸收峰,最大吸收系数α和吸收跃迁截面σabs分别为0.91cm-1和0.138×10-20cm2.在800nm激光激发下,发射光谱在800~1500nm范围内有三个峰,由4F3/2能级跃迁到4I11/2能级所产生位于1052nm处的峰值最强,测得荧光寿命为35μs.掺钕氟化钇钠晶体的光学特性表明它在中红外激光领域具有潜在的应用价值.     

铌酸钾锂晶体的生长和缺陷

用电阻加热提拉法生长了一系列较大尺寸,组分离子均匀性较好的铌酸钾锂晶体.利用X射线荧光光谱法测量了不同配比的熔体中生长出的晶体组成,用同步辐射X射线测量了晶体结构,结果表明随晶体组成变化,晶体的晶格常数发生了变化.根据晶体组分离子浓度与折射率的关系研究了晶体折射率变化情况,结果表明用本方法生长的大尺寸KLN晶体,寻常折射率no在测量误差范围内没有变化,非寻常折射率ne的变化率在820nm仅为1.22×10-4/mm,在410nm仅为1.93×10-4/mm.晶体的干涉条纹证明了晶体有良好的光学均匀性.结合晶体生长实验,探讨了改进晶体组分离子浓度分布均匀性的方法,结果表明采用籽晶和坩锅向相同方向旋转可以改善晶体生长界面处组分离子浓度的波动,提高晶体组分离子均匀性.晶体的缺陷研究表明晶体结构完整性较好,位错形状与晶体结构相一致,密度为7.5×104,[001]轴是晶体的极化轴.晶体对890～960nm波长范围的cw-Ti:sapphire激光倍频结果表明晶体有良好的倍频性能.     

钒酸钇(Nd3+：YVO4；YVO4)晶体的原料合成

本文介绍了钒酸钇(Nd3+:YVO4;YVO4)剩料最多的固相和液相合成方法.使用该法合成的原料用提拉法生长出φ30×40mm～φ35×40mm的优质大尺寸单晶.剩料最多可以重复使用10～15次,仍能生长出优质晶体.     

助熔剂坩埚下降法生长近化学计量比Co:LiNbO3晶体

以K2O为助熔剂,在较大的温度梯度(90～100℃/cm)条件下进行引种和晶体生长,应用坩埚下降法成功地生长出了初始CO2+掺杂浓度为0.5mol;的近化学计量比的铌酸锂晶体.测定了该晶体的红外光谱与吸收光谱,与同成份的LiNbO3晶体相比,其紫外吸收边向短波方向移动,OH-红外吸收峰的位置发生变化.观测到520,549,612nm三个分裂的尖吸收峰以及1400nm左右为发光中心的吸收带.从吸收特性可以判断,Co离子在铌酸锂晶体中呈现+2价.比较上部与下部晶体的吸收强度,可以推测出沿着晶体生长方向Co2+离子浓度逐渐降低,Co2+离子在晶体中有效的分凝系数大于1.     

β′-相掺钕钼酸钆晶体生长和性质研究

采用提拉法生长β′-相掺钕钼酸钆晶体.在1000℃温度下烧结72h合成钼酸钆粉末样品.研究了生长工艺,拉速0.3～3mm/h,转速10～40r/min.沿[001]方向生长出35mm的掺钕钼酸钆单晶,晶体为紫色,透明.钕离子分凝系数略大于1.     

大尺寸掺钕和掺铥铝酸钇晶体的生长和退火技术

通过分析铝酸钇(YAP)晶体产生孪晶、开裂、色心和弥散性散射的原因,探讨了克服这些缺陷和问题的技术途径.采用提拉法生长了b轴方向的掺钕和掺铥铝酸钇(Nd:YAP和Tm:YAP)晶体,通过温场系统、生长工艺参数和切割工艺的优化,克服了晶体开裂的问题,晶体直径达到46mm;通过真空退火工艺,既显著减轻了紫外和可见区的色心吸收,又减小了晶体的应力,有助于克服晶体在加工过程中的开裂问题.晶体生长实验和晶体的显微观察表明:YAP晶体中的弥散状散射很可能同熔体中组分的均匀性有关,通过增大晶体的直径,增强强迫对流有助于减轻晶体中的弥散状散射.高质量b轴Nd:YAP和a轴Tm:YAP晶体已分别实现二极管泵浦大于140W的1.079μm和大于10W的1.99μm激光输出.     

钕镱共掺四钼酸钆钡晶体的生长与光谱性能研究

通过单晶提拉法制备了钕镱共掺四钼酸钆钡(BaNd2x Yb2yGd2(1-x-y)(MoO4)4,x=0.1,0.05,0.01,y=0.1)晶体,研究了其热学性能和光谱性能.结果表明,钕镱共掺四钼酸钆钡晶体的熔点为1070.3℃,采用Judd-Ofelt理论计算得到了5at; Nd3+/10at; Yb3+∶BaGd2(MoO4)4晶体中Nd3+的强度参数Ω2.4.6,4F3/2能级的自发辐射几率、跃迁的荧光分支比以及辐射寿命.通过研究该晶体的吸收光谱、荧光光谱以及Yb3+的2 F5/2能级的荧光寿命,分析了Nd3+对Yb3+的敏化作用,对比发现掺杂浓度为1 at; Nd3+/10at; Yb3+的BaGd2(MoO4)4在1013 nm处的荧光寿命最长.     

钒酸钇晶体的价态分析

应用XRD分析,观察到在标准配比的条件下,酸碱度的变化引起粉末样品的X射线谱谱线加宽.用XPS证明钒酸钇晶体颜色加深以及晶体内部存在的包裹体与形成低价钒酸盐有关.通过拟合给出四价钒元素在整个钒元素中所占的比例为9.2;.     

新型光折变晶体Mn:YAlO3的生长与光谱性质研究

采用提拉法成功生长了无散射掺杂0.5;原子分数的Mn:YAlO3(Mn:YAP)光折变单晶体,晶体尺寸约为25mm×47mm,原生态晶体呈桔黄色.XRD测试结果表明,Mn:YAP晶体具有与纯YAP相同的结构(Pnma),但Mn离子掺杂后相应的晶胞参数略有减小.采用ICP方法测试计算得Mn离子在YAlO3晶体中的分凝系数约为0.11.在室温下测试了Mn:YAP晶体的吸收和荧光光谱,并初步分析了Mn:YAP晶体的光谱特征.研究表明Mn:YAP晶体中,Mn4+离子充当光折变中心,其吸收和发射峰分别对应于480nm和720nm.     

Li离子浓度对铌酸钾锂晶体[NbO6]7-八面体畸变的影响

用顶部籽晶法生长了一批不同组成的铌酸钾锂晶,用同步辐射X射线分析了晶体结晶特性,用Philips PW2400 X射线荧光光谱法测量了晶体的组成.对三种组成的晶体样品测量了红外拉曼光谱,分析了晶体中组分离子浓度对晶体红外拉曼光谱特征的影响,结果表明,晶体中位于C格位的Li离子浓度对晶体拉曼光谱产生了强烈的影响,影响的本质在于晶体中Li含量的提高导致晶体中[NbO6]7-八面体畸变程度加大,对八面体晶格振动产生了强烈的影响.     

新型Q开关晶体Cr4+∶YAG的生长和退火研究

采用二价Ca离子作为电荷补偿离子由提拉法生长出了具有高光学质量的调Q开关晶体Cr4+∶YAG并对该晶体进行了退火研究.吸收光谱测量表明原生态晶体中已有少量Cr4+离子存在.晶体经空气中退火后Cr4+离子浓度和1.06μm处的吸收系数均显著提高.晶体生长和退火实验显示出晶体中Cr4+离子的浓度不仅取决于掺杂的Cr3+离子的浓度,而且同晶体中的Ca/Cr浓度比密切相关.     

β‘—相掺钕钼酸钆晶体生长和性质研究

采用提拉法生长β‘-相掺钕钼酸钆晶体。在1000℃温度下烧结72h2合成钼酸钆粉末样品。研究了生长工艺,拉速0.3-3mm/h,转速10-40r/min。沿[001]方向生长出φ35mm的掺钕钼酸钆单晶,晶体为紫色,透明。钕离子分凝系数数略大于1。