Spectroscopy and Energy Transfer in Yb3＋ and Tm3＋ Co-doped Gd3Ga5O12 Crystal

Yb3+/Tm3+ co-doped Gd3Ga5O12 single crystal with a dimension of Φ30mm×20mm was grown successfully by Czochralski method.The absorption spectrum was recorded at room temperature and used to calculate the absorption cross-section.Based on the Judd-Ofelt(J-O) theory,we obtained the three intensity parameters and spectral parameters of this crystal,such as the line strengths,oscillator strengths,radiative probabilities and radiative lifetimes as well as the fluorescent branching ratios.Room temperature fluorescence spectra and luminescence decay curves were recorded.The energy transfer between Yb3+-Tm3+ was observed and the mechanism was discussed.The stimulated emission cross-section of the 3F4→3H6 transition was calculated by the Füchtbauer-Ladenburg(F-L) equation.The potential laser gains for this transition were also investigated.This crystal is promising as a tunable infrared laser crystal at 2.0 μm.     

Nd3+:Er3+:KY(WO4)2激光晶体的生长和光谱特性

采用熔盐法从K2 WO4助熔剂体系生长出尺寸为 4 5mm的Nd3 :Er3 :KY(WO4) 2 透明晶体。从晶体中切割出Ф3× 11 9mm的激光器件 ,测量了晶体的紫外 -近红外的吸收光谱 ,从吸收光谱图上可以看到 ,晶体存在着 974 88nm ;80 1 0 (798 12 ,80 3 95 )nm ;74 8 5 (75 3 5 ,74 3 4 9)nm ;6 5 3 6 1nm ;5 86 6 5nm ;5 18 6(5 4 5 0 3,5 2 1 32 ,4 89 35 )nm ;4 5 2 80nm ;4 0 7 81nm ;36 7 2 2 (377 2 4 ,36 6 4 ,35 8 0 2 )nm九个吸收峰带 ,对各个吸收峰带按照Er3 和Nd3 离子的能级跃迁进行了归属。同时采用Edinburgh InstrumentF92 0荧光光谱仪在室温下对晶体进行了荧光测试研究。研究结果表明 ,共掺Nd3 离子可以增强Er3 :KY(WO4) 2 对半导体激光器泵浦源 (80 0nm)的吸收。     

Cr3+:GdAl3(BO3)4晶体生长和光谱特性的研究

采用顶部籽晶法从K2 Mo3 O10 B2 O3 助熔剂体系生长出尺寸为 30mm的Cr3 :GAB晶体 ,吸收谱测试表明 :Cr3 离子在晶体中有两个宽且强的吸收带及一个微弱的吸收线 ,两宽带中心的波长为 4 2 0和 5 95nm ,对应于 4A2 →4T1和4A2 →4T2 两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁 ,在4A2 →4T2 吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰 ,其波长为 6 81nm ,对应于 4A2 → 2 E(R线 )的跃迁。荧光测试表明 :Cr3 :GdAl3 (BO3 ) 4(CGAB)晶体荧光宽带和一个较弱的荧光线峰并存 ,宽带范围为 6 5 0～ 85 0nm ,峰值波长为 72 3nm ,对应于4T2 → 2 E ,4A2 的联合能级跃迁 ,荧光线峰波长约为 70 0nm ,其强度较弱。计算了晶场强度和Racah参数 ,其中Dq/B =2 371,晶体属于中阶场介质。研究表明 ,CGAB晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求 ,且有良好的物化性能 ,可以实现宽频带可调谐激光输出。它又具有较大的倍频系数 ,有望实现 35 0nm附近紫外的自倍频激光输出。     

GdAl3（BO3）4及其Yb^3＋激活激光晶体的研究

采用顶部籽晶法从K2Mo3O10-B2O3助熔剂体系中生长出尺寸达到20 mm的GdAl3(BO3)4(简称GAB)和Yb3 激活的晶体.测试了GAB晶体的<100>和(001)轴向热膨胀系数,确定了透光波长范围,计算了有效倍频系数和相位匹配角随波长的变化,结果表明GAB晶体在整个透光范围内均可实现相位匹配.测定了Yb3 :GAB晶体在室温下的偏振吸收和荧光光谱,进行了光谱计算,测试了晶体的激光性能,在1046 nm处实现了2.1 W激光输出,斜率效率达到58%.     

熔盐提拉法生长大尺寸KGW晶体及其拉曼特性研究

β-KGd(WO4)2(简称KGW)晶体是一种兼具激光基质和拉曼性能的优秀材料,受到了广泛的关注和研究.采用熔盐提拉法生长了尺寸>60 mm、质量>800 g的KGW晶体,光学均匀性为1.34×10-5.在生长的晶体中,观察到了包裹体聚集层、空洞和开裂等较大尺寸缺陷,并探讨了原因.初步的激光实验实现了1151.3 nm拉曼激光输出,功率80 mW,拉曼频移为898.2 cm-1.     

Nd3+∶Gd0.2Y0.8Al3(BO3)4激光晶体的研究

测定了Nd3+∶Gd 0.2Y0.8Al3(BO3)4-K2MO3O10-B2O3生长体系的生长温度曲线,生长出尺寸达32mm的Nd3+∶Gd0.2Y0.8Al3(BO3)4激光晶体,并从中切割出尺寸为4mm×5mm×6mm的优质激光器件,采用钛宝石模拟LD泵浦,在1.06μm处得到48mW的激光输出,激光阈值17mW,光-光转换效率为20%.     

Nd^3＋：KGd（WO4）2激光晶体的研究

合成了一系列不同Nd     

稀土掺杂钨酸钆钠激光晶体的生长及性能研究

采用提拉法生长出纯的和Nd3+、Tm3+、Ho3+、Dy3+、Pr3+掺杂的大尺寸优质NaGd(WO4)2 晶体.测定了晶体沿(001)和(100)方向的热膨胀系数.测定了晶体的折射率,得到了折射率的色散方程.测量了NaGd(WO4)2 晶体的拉曼光谱,对晶体的振动性能进行研究.对稀土离子掺杂的NaGd(WO4)2 晶体进行了一系列的光谱性质研究,并进行了Judd-Ofelt理论计算.Nd3+:NaGd(WO4)2和Tm3+:NaGd(WO4)2晶体在800 nm附近吸收峰的半高宽和吸收截面较大,有利于LD泵浦.测定了不同能级的荧光寿命,发现Nd3+:NaGd(WO4)2 晶体具有较高的荧光量子效率.采用氙灯闪光灯作为泵浦源,研究了Nd3+:NaGd(WO4)2晶体1060 nm的激光特性.     

Er3+/Yb3+:KG(WO4)2的熔盐提拉法生长及光谱性能

采用熔盐提拉法生长了尺寸达30 mm×25 mm×15 mm的Er3+/yb3+KGd(WO4)2透明晶体,从中切出5 mm×5 mm×3mm大小的激光器件,在室温下测试了吸收光谱,可以观察到晶体存在366,380,489,522,651,811,980 nm等吸收峰,并对之进行了能级归属.同时在980 nm激光激发下测试了荧光光谱,可以发现在1 024,1 535 nm处存在较宽的强发射峰,其半高宽分别为60和36 nm.研究结果表明,Er3+/yb3+KG(WO4)2适合于InGaAs LD(980 nm)泵浦,有可能产生1 024 nm波段及人眼安全的1 535 nm波段的可调谐激光.     

Cr3+:Al2(WO4)3晶体的生长和光谱特性

采用顶部籽晶法从Na2WO4助熔剂体系生长出优质的Cr^3 ：Al2(WO4)3晶体,测定了吸收和荧光光谱,结果表明：Cr^3 离子在晶体中有两个宽且强的吸收带和一个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为422和595nm,还有两个较弱的吸收峰,其荧光峰值分别为684和663nm。其荧光宽带和一个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为650～820nm,峰值波长为740nm,荧光线峰波长约为680nm,其强度较强。计算了晶场强度和Racah参数,其Dq／B=2．42,晶体属于中阶场介质。研究表明,Cr^3 ：Al2(WO4)3晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求,且有良好的物化性能,可以实现宽频带可调谐激光输出。