Nd~(3+):SrY_2O_4粉体的制备、结构与光谱性能研究

为探索新型激光晶体,采用固相法合成了(3 at.%)Nd~(3+):SrY_2O_4多晶,对其结构和发光性质进行了研究.对样品的X射线衍射谱进行Rietveld精修得到了样品的晶胞参数、原子位置等.在353 nm激发下,Nd~(3+):SrY_2O_4在可见波段的最强荧光峰位于419 nm,对应Nd3+的2D15/2→4I9/2跃迁.在824 nm激发下,Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁的荧光谱带宽约为90 nm,最强峰为1083 nm,荧光寿命为281.7μs.宽发射光谱和长的能级寿命表明,Nd~(3+):SrY_2O_4是一种很有希望的新波长激光二极管抽运超短脉冲激光材料.     

2.9 μm新型发光材料Yb,Ho共掺钽酸盐的结构与光谱特性

采用固相法制备了5at; Yb和1at; Ho掺杂的LnTaO4(Ln=Gd,Y)多晶粉末,对X射线粉末衍射数据进行Rietveld全谱拟合,获得了其结构参数.在常温下测量了漫反射谱,光致发光谱和荧光寿命,指认了对应的能级跃迁.结果表明,采用940 nm LD激发,在Yb,Ho共掺钽酸盐中可以获得2.9 μm附近波长的宽带发光.因此,Yb,Ho共掺钽酸盐有希望成为一类新型激光二极管泵浦的中红外激光材料.     

Nd:YSAG单晶的光谱和激光性能

用提拉法生长了(1.5 at.%)Nd~(3+):Y_3Sc_2Al_3O_(12)(YSAG)激光晶体,摇摆曲线表明晶体结晶质量优良.测量了该晶体的吸收和发光光谱,表明其适合成熟的808 nm激光二极管(LD)抽运,其~4F_(3/2)→~4I_(11/2)跃迁最强发射波长为1059 nm,发射截面为1.03×10~(-19)cm~2,同时其激光上能级寿命为253μs,表明Nd:YSAG具有和Nd:YAG相近的效率,但其激光上能级寿命比Nd:YAG长约20μs.以LD抽运2 mm×2 mm×6 mm Nd:YSAG激光棒,激光阈值为0.85 W,最高输出功率为1.1 W,激光斜效率为21.1%,光-光转化效率为18.3%.综合表明Nd:YSAG单晶作为激光性能优良的全固态激光材料,更适合全固态调Q激光输出.     

5at％Yb3＋：YNbo4的提拉法晶体生长和光谱特性

用提拉法生长了新型激光晶体5at％Yb3＋：YNbO4,测量了它的吸收和光致发光光谱,计算了它的吸收和发射截面,并对其激光性能进行了评估．Yb3＋：YNbO4的吸收半峰全宽为17nm,吸收峰位于933,955,974和1003nm,相应的吸收截面分别为0．73×10^-20,1．85×10^-20,0．86×10^-20。和0．44×10^-20cm2;最大吸收截面值为Yb3＋：YAG的两倍．光致发光谱的发射带的中心位置处于1020nm附近,相应的半高宽为41nm,是Yb3＋：YAG的3倍;Yb3＋：YNbO4在955,974,1005,1021和1030nm处都有着较大的发射截面,截面值分别为0．69×10^-20,0．86×10^-20,1．81×10^-20,1．11×10^-20和0．57×10^-20cm2,最大发射截面值与Yb3＋：YAG相当．Yb3＋：YNbO4晶体的宽发射带有利于实现相应波长的超短脉冲和可调谐激光输出,表明它是在这些领域非常有希望的全固态工作物质．     

Spectroscopic and radiation-resistant properties of Er,Pr:GYSGG laser crystal operated at 2.79 μm

We demonstrate the spectroscopic and laser performance before and after 100 Mrad gamma-ray irradiation on an Er,Pr:GYSGG crystal grown by the Czochralski method. The additional absorption of Er,Pr:GYSGG crystal is close to zero in the 968 nm pumping and 2.7-3 μm laser wavelength regions. The lifetimes of the upper and lower levels show faint decreases after gamma-ray irradiation. The maximum output powers of 542 and 526 mW with the slope efficiencies of 17.7% and 17.0% are obtained, respectively, on the GYSGG/Er,Pr:GYSGG composite crystal before and after the gammaray irradiation. These results suggest that Er,Pr:GYSGG crystal as a laser gain medium possesses a distinguished antiradiation ability for application in space and radiant environments.     

Er3+/Yb3+共掺Gd3Sc2Ga3O12晶体的上转换发光

研究了提拉法生长的Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12和Er3+:Gd3Sc2Ga3O12晶体在室温下320-1700 nm范围的吸收光谱和500-750 nm范围内的上转换荧光谱,同时对其上转换荧光的可能发生机制、途径以及上转换过程可能对Er3+的2.8 μm波段激光振荡产生的影响进行了分析和讨论.结果表明:Yb3+的敏化显著地增强了晶体在966 nm附近的吸收能力,大幅度加宽了晶体在该处的吸收带宽.在940 nm激光的激发下,Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12中的上转换荧光强度明显强于Er3+:Gd3Sc2Ga3O12中的上转换荧光强度,表明Yb3+与Er3+之间存在高效率的能量传递,其主要上转换机制可能为Yb3+-Er3+,Er3+-Er3+能量传递.     

高掺杂Nd：KGW激光晶体的上转换发光

在808am光纤耦合输出的LD激励下,Nd：KGW辐射出很强的橙黄光,测量了上转换荧光谱,其峰值出现在657,631,610,596,540nm处。分析了其产生的可能跃迁过程,讨论了上转换过程对Nd离子红外激光振荡的影响和上转换激光应用的可行性,并与Nd：YLF的上转换光谱进行对比研究。研究表明,对高掺杂Nd：KGW晶体在高功率抽运下会发生光子雪崩过程,Nd离子在两种材料中均出现黄绿波段的上转换荧光,其上转换激光较难实现。     

2.9μmTm,Ho∶LuAG激光晶体的生长与光谱性能研究

采用提拉法成功生长出了高光学质量的Tm,Ho∶LuAG(Lu3Al5O12)激光晶体,对其光谱性能进行了研究。测量了晶体320~3000nm范围内的吸收光谱,在784nm附近有较宽的吸收带,半峰全宽约为12nm。用784nm半导体激光器(LD)作激发源,测量了晶体2800~3000nm范围内的稳态荧光光谱,并用光参量振荡(OPO)脉冲激光激发,测量了晶体的瞬态荧光光谱,对数据曲线进行指数衰减拟合,获得了晶体2.9μm附近波长激光上下能级5I6和5I7的寿命,分别为51μs和7.5ms。与Tm,Ho∶YAG(Y3Al5O12)晶体的光谱参数进行了比较,结果表明,Tm,Ho∶LuAG是一种相对容易获得2.911μm中红外激光输出的激光晶体。     

2.7～3 μm稀土激光晶体研究进展

本文介绍了以稀土Er3+和Ho3+为激活离子,YAG,YAP,YLF,YSGG,GSGG为基质的2～7～3μm激光晶体的特点和应用背景,展示了其中一些晶体的吸收和荧光光谱,讨论了这些晶体的能级结构、光谱和激光特性及器件研究进展,并认为提高效率和激光输出功率以及获得新的特征波长是今后2～7～3 μm激光晶体的主要发展方向.     

提拉法生长的5at; Yb∶GdTaO4晶体的结构和光谱性能分析

使用提拉法成功生长出了尺寸为φ25 mm× 50 mm的5at; Yb∶ GdTaO4晶体.通过X射线衍射确定了晶体的结构,并拟合得到了晶体的结构参数,分析了GdTaO4晶体容易产生解理和开裂的原因.测量了它的吸收光谱以及低温和常温的光致发光光谱,计算得到了5at;Yb∶GdTaO4晶体吸收截面和受激发射截面,并综合评估了晶体的激光性能.结果表明:5at; Yb∶ GdTaO4晶体是非常有希望实现全固态超短脉冲的工作物质.