晶体中离子质量差异与激活离子光谱线热加宽和热位移

证明了基质晶体离子的质量差异对其中的激活离子光谱线的热加宽和热位移有贡献，对于单声子吸收或发射机制产生的热加宽和热位移而言，其贡献可以用一个乘积因子D^2表示，对于喇曼散射机制引起的热加宽，其贡献可以用乘积因子D^4表示，文中分别给出两种离子组成的晶体和三种离子组成的晶体的D的表示式。     

Er^3＋／Yb^3＋：Sr3Y2（BO3）4晶体的光谱和激光性质

采用提拉法生长了双掺Yb3+和Er3+离子浓度分别为18.63%和0.87%(原子分数)的Sr3Y2(BO3)4晶体.利用测量的偏振吸收谱结合Judd-Ofeh理论,拟合得到了该晶体中Er3+离子的偏振和有效J-O参数.测量了Er3+离子4I13/2能级和Yb3+离子2F5/2能级的荧光衰减曲线,并计算了4I13/2能级的荧光量子效率和Yb3+到Er3+的能量传递效率.利用Fuchtbauer-Ladenberg公式计算了Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁的偏振受激发射截面.在平-凹谐振腔中,利用97nm波长光纤耦合准连续半导体激光端面泵浦1.12mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得了最大输出功率为1.3 w和斜率效率为20%的1560 nm附近的激光输出.结果表明,Er3+/Yb3+:Sr3+Y2+(BO3)4晶体是一种优良的1.5～1.6 μm波段激光的增益介质.     

YAB晶体中Yb3+到Er3+的能量传递

1.55 μm波段是光通讯的一个重要波段,而且对人眼安全,有高的大气透过率,因此可以广泛应用于通讯和遥感测距等领域。由于Er³⁺离子对商品化的InGaAs激光二极管的抽运波长不能有效吸收,因此一般通过在基质中共掺杂Yb³⁺和Er³⁺离子来获得1.55 μm波段激光输出。采用助熔剂法生长了不同Yb³⁺和Er³⁺掺杂浓度的YAl₃(BO₃)₄(YAB)晶体。运用速率方程模型研究了晶体中Yb³⁺到Er³⁺能量传递过程,得到了根据Yb³⁺离子的荧光寿命计算能量传递系数的简单计算公式。计算了不同掺杂离子浓度的YAB晶体中的能量传递系数等相关参数。结果表明,在YAB晶体中,Yb³⁺到Er³⁺能量传递非常有效,YAB晶体可以作为一种能获得1.55 μm激光输出的良好介质材料。     

基质中不同稀土离子晶场强度的比较分析

用计入电荷屏蔽作用后的晶场参数关系式, 比较分析了两种典型的激光材料激活离子Er3+和Nd3+在一系列晶体基质中的标量晶场强度. 理论上得到两者之间的比值为0.761, 从实验数据中得到的相应比值为0.731±0.017, 理论计算结果和经验关系式符合得相当好. 由此可以得到当不同稀土离子在同一种基质材料中占据相同的格位时, 其晶场强度的比值.     

自混频激光理论模型及应用

建立了在同一块非线性激光晶体上实现自混频激光的理论模型。该模型计入了具有任意腰斑大小的泵浦光和腔内基频光的空间分布,并将该模型应用到NYAB和Nd:GdCOB的自混频蓝光实验。理论分析预测和证实了一些实验结果,同时,讨论和总结了提高自混频激光输出效率的途径。     

Tm3+掺杂和Tm3+/Ho3+共掺2.0μm波段激光晶体研究

2.0μm波段激光在医疗、环保和军事等领域具有十分重要的用途。采用半导体激光泵浦Tm3+掺杂及Tm3+/Ho3+共掺的晶体是实现2.0μm波段激光的主要途径。本文概述了几类用于2.0μm波段激光增益材料的典型晶体,重点介绍了本课题组近年来在探索新型2.0μm波段激光晶体方面的一些研究成果。     

Tm3+:NaLa(MoO4)2晶体的1.9 μm准连续激光输出

以0.94 mm厚的c切片7.5%(原子分数)Tm3+:NaLa(MoO4)2晶体为增益介质,采用795.5 nm波长钛宝石激光泵浦,实现了1.9 μm准连续激光输出.当输出镜透过率为6.6%时,激光起振阈值为60 mW,斜率效率为50%,最大输出功率为0.5 W.输出激光波长随输出镜透过率的增大向短波方向移动.实验结果表明,Tm3+:NaLa(MoO4)2晶体是一种性能优良的1.9μm波段激光晶体.     

硼酸铝钕[NdAl3（BO3）4]晶体的晶场能级与发光特性

本文利用晶场理论分析了NdAl_3(BO_3)晶体的光谱特性和相应的能级结构。计算出该晶体的晶场参数,并由此得到了在晶场作用下4~F_(3/2),4~I_(11/2)和4~I_(9/2)三个谱项的所有斯塔克(Stark)子能级的本征波函数。利用所得的波函数和荧光分支比的实验值,用Judd-Ofelt理论估算了4~F_(3/2)→4~I_(11/2)的子能级间跃迁几率的相对值,并讨论了相应的偏振特性,较好地说明了激光和荧光实验的结果。     

稀土掺杂光学超晶格的自变频激光模型与应用

通过结合准相位匹配理论和空间分布自混频（或自倍频）激光模型提出了稀土掺杂光学超晶格材料自变频激光理论模型，该模型计入了弱聚焦的高斯光束空间分布，泵浦耦合以及非理想周期结构的影响，并应用该理论模型对Nd^3 离子掺杂非理想周期极化铌酸锂（Nd^3 :APLN)晶体同步自变频多波长激光进行了模拟计算，计算结果，尤其是阈值、可见激光总输出功率和同步可见激光谱线相对强度分布等与实验结果符合得很好，从而表明该模型的有效性。     

氧化物晶体折射率与原子参数间的定性关系

建立材料的折射率和某些原子参数之间的定性关系并以一些氧化物晶体的折射率实验数据作了验证，文中定义了参数P＝r^-1(r^ ΔχD），式中Δχ是材料中半径为r^ 的阳离子和半径为r^-的阴离子之间的电负性差，D是本文引进的描述离子质量差异效应的因子。文中从理论上同时也从具体实验数据的讨论上证明了材料的折射率是参数P的减函数，这个关系对光学材料的研究有帮助。