Cr,Mg:GSGG 晶体生长、光谱性能及Cr4+形成机理的研究

采用传统提拉法单晶生长技术成功生长出了Cr,Mg:GSGG晶体, 并对生长出的晶体样品进行了氧化气氛和还原气氛退火处理. 通过对比分析退火处理前后样品吸收光谱的变化, 推断出晶体中四面体配位Cr⁴⁺离子的形成机理为: 晶体生长和高温氧化气氛退火的过程中, 四价Cr⁴⁺离子首先在八面体格位上形成, 然后在热激发作用下与邻近四面体格位上的Ga³⁺离子发生置换反应, 从而形成一定浓度的四面体配位Cr⁴⁺离子. 实验结果还表明, 随着电荷补偿离子Mg²⁺离子浓度的增大, 更有利于提高四面体配位Cr⁴⁺离子的浓度.     

掺Bi离子锗铌酸盐红外发光玻璃的研究

用高温熔融法制备了Bi₂O₃掺杂的(0.9-x) GeO₂-xNb₂O₅-0.1BaO (含量x为摩尔分数, x=0, 0.04, 0.07, 0.1)系列玻璃. 测定了玻璃样品的差热分析(DTA)曲线、吸收光谱、发射光谱及X射线光电子能谱(XPS). 从DTA曲线分析得到玻璃的结晶起始温度与软化温度之差(T_x-T_g)达200℃以上. 吸收光谱中可观察到位于500, 700, 808和1000 nm处的吸收峰, 并随着Nb₂O₅含量x的增加吸收边带发生红移. 在波长为808 nm激光激发下, 观察到发光中心位于1300 nm处、荧光光谱半高宽约为200 nm的宽带发光. 荧光强度随Bi₂O₃掺杂量δ的增加先增强后减弱, 当掺杂量δ达到约0.01时, 荧光强度达到最强. 随着Nb₂O₅含量x从0.04增加到0.1时, 荧光强度逐步减弱. 样品的XPS峰分别位于159.6和164.7 eV, 它们介于Bi³⁺与Bi⁵⁺的特征结合能之间, 因此Bi³⁺与Bi⁵⁺可能同时存在于玻璃基质中. 从XPS及Bi离子的发光特性推断, 宽带的荧光发射可能起因于Bi⁵⁺. 随着Nb₂O₅含量x的增加, 荧光强度逐步减弱. 分析认为, Nb₂O₅取代GeO₂后形成了NbGe缺陷, 需要低价Bi离子进行电子补偿, 因而抑制了Bi⁵⁺形成, 致使荧光强度减弱.     

掺碳钛宝石晶体定向开裂的机理研究

采用下降法生长技术,沿a向[1120]生长的掺碳钛宝石晶体,在切割等加工过程中掺碳钛宝石晶体经常发生定向开裂的现象．本文对掺碳钛宝石晶体的定向开裂特征和机理进行了分析与研究,发现定向裂纹是在基质氧化铝晶格的（1100）面上发源,并且沿着f00011晶向即c轴方向扩展．采用晶体结构可视化软件（Crystalmaker）模拟得出,基质氧化铝晶格原子在（1100）面上的原子排列最为稀疏,并且在（1100）晶面上,垂直[0001]晶向相邻原子间距最大,在应力作用下晶格（1100）[0001]系统的开裂强度最低．采用光学显微镜、扫描电镜（SEM）和电子探针等仪器和手段,发现在开裂的掺碳钛宝石晶体中沉积了不规则的碳包裹物,降温过程中包裹物的热膨胀失配引起巨大的内应力,使得裂纹在晶体最薄弱的系统（1100）[0001]面上发源并扩展,导致晶体的宏观定向开裂．该研究对优质钛宝石晶体的生长具有重要的理论和现实意义．     

CONTINUOUS-WAVE LASER OSCILLATION OF Yb:FAP CRYSTALS AT A WAVELENGTH OF 1043nm

A continuous-wave laser oscillation was demonstrated with a Yb-doped fluorapatite (FAP) crystal pumped with a 905 nm Ti:sapphire laser. The output characteristics for different output couplers were investigated. A maximum power of 67mW at a 1043nm wavelength was obtained with 10% output coupler, pumped by a Ti:sapphire laser with 910mW power. This corresponds to a slope efficiency of 26.5%.     

高温相偏硼酸钡α-BaB2O4晶体的结晶习性

采用Cz法生长了高温相偏硼酸钡α-BaB2O4晶体,尺寸为φ50mm×40mm,晶体无色透明,在He-Ne激光照射下无散射颗粒,无生长条纹.在生长过程中,α-BaB2O4晶体存在强烈的晶面显露特性,主要与晶体所属点群R-3c有密切关系,本文采用周期键链PBC理论分析了α-BaB2O4晶体的结晶习性.在实验上根据晶面夹角的关系,结合X射线劳埃衍射照相的方法标定了晶体的显露面指数,两者很好地吻合.α-BaB2O4晶体主要存在了3组显露面即三方锥面S{1-102}、六方柱面P{11-20}和菱面体T{21-34},且显露顺序为S＞P＞T,三方锥面S与六方柱面P的晶棱方向为[-1101],三方锥面S与菱面体T面的晶棱方向为[-4223],在晶体放肩部位处有对称分布的6条晶棱,分别对应于两组晶向[10k1i],[11k2i],i=1,2,3在一般情况下,k1i≠12i.     

温梯法生长的Ti:Al2O3晶体的光谱分析

本文研究了不同掺Ti^3＋浓度对温梯法生长的Ti：Al2O3晶体吸收光谱、荧光光谱和X射线衍射光谱的影响。根据吸收光谱提出了一个色心模型。对比了样品各处420nm荧光谱，发现掺Ti^3＋浓度越大，该处荧光强度越弱，同时解释了420肿处荧光峰的起源。对比了样品各处720nm处的荧光谱，发现掺Ti^3＋浓度越大，该处荧光强度越强。X射线衍射谱（XRD）表明，衍射峰强度随掺Ti^3＋浓度的增大而逐渐增强。     

Crystal growth and spectral properties of Tb:Lu_2O_3

The crystal growth,x-ray diffraction pattern,absorption spectrum,emission spectrum,and fluorescence lifetime of a Tb:Lu_2O_3 single crystal were studied.Excited at 483 nm,the peak absorption cross-section was calculated to be 3.5×10~(-22)cm~2,and the full width at half maximum was found to be 2.85 nm.The Judd-Ofelt(J-O)intensity parameters ?_2,?_4,and ?_6 were computed to be 3.79×10~(-20)cm~2,1.30×10~(-20)cm~2,and 1.08×10~(-20)cm~2,with a spectroscopic quality factor ?_4/?_6 being 1.20.The emission cross-sections of green emission around 543 nm and yellow emission around 584 nm were calculated to be 9.43×10~(-22)cm~2 and 1.32×10~(-22)cm~2,respectively.The fluorescence lifetimeτexp of ~5D_4 was fitted to be 1.13 ms.The data suggest that the Tb:Lu_2O_3 crystal could be a potential candidate for green and yellow laser operation.     

Ge掺杂β-Ga2O3晶体的发光性能研究

采用浮区法(FZ)生长Ge掺杂β-Ga2O3晶体,利用XRD和Raman光谱研究了掺杂对晶体结构的影响.透射光谱测试表明,随着Ge离子掺杂浓度增加,Ge∶ β-Ga2O3晶体光学带隙增大.在4.67 eV紫外光激发下,Ge∶ β-Ga2O3晶体的发光强度与β-Ga2O3晶体相当,发光衰减时间比β-Ga2O3晶体更快.     

高熔点稀土倍半氧化钪(Sc2O3)晶体的生长

本文通过自主研发制造新型高温晶体生长炉,并采用热交换-温度梯度法的热场结构,从而克服了高温环境下坩埚污染。调节热场结构并引入循环气,增大了温度梯度并改善了结晶驱动力不足的问题。用热交换-温度梯度法生长了2英寸(1英寸=2.54 cm)级的氧化钪(Sc₂O₃)晶体,这一结果是目前已知的最大尺寸的倍半氧化物单晶。氧化钪晶体呈现无色透明,外形完整、内部无气泡或其他可观察到的宏观缺陷。尺寸为φ55 mm×50 mm。其中放肩部分高度15 mm,等径生长部分的高度为40 mm。块状晶体的XRD谱只有(222)与(444)峰,可判定为单晶体,双晶摇摆曲线半高宽(FWHM)为113″,显示较好的结晶性能。