Tb,Tm∶YVO4晶体的激光性能分析

Tm∶YVO4 和Tb ,Tm∶YVO4 晶体中激活离子之间或激活离子与敏化离子间的交叉弛豫、与无辐射跃迁及激光上能级的辐射跃迁的几率是相近的 ,对这种双掺离子晶体的激光阈值理论估算式中必须同时考虑离子间交叉弛豫。从激活离子能级跃迁速率方程和激光、抽运光传输方程推导出端面抽运的包含交叉弛豫几率等光学参量的激光阈值的理论估算式。用这些方程讨论了Tm∶YVO4 和Tb ,Tm∶YVO4 的 1 .5μm和 1 .9μm波长的激光性能 ,并论述了Tb3+ 离子的作用。结果表明Tb3+ 离子的的掺入 ,增加 1 .5μm波段激光的强度 ,降低阈值能量 ,但对1 .9μm波长激光有负面作用     

Yb3+,Er3+:YAG透明陶瓷的制备和1.5 μm波段光谱性能研究

采用固相法和真空烧结技术制备了5at%Yb3+,2at%Er3+:YAG透明陶瓷.在1760 ℃真空烧结30 h后, 陶瓷样品具有较高透过率.SEM观察表明制备的透明陶瓷在晶粒和晶界处无气孔、第二相的存在.样品的吸收光谱和荧光光谱的测试结果表明: Yb3+在940 nm波长处有具有较强的吸收系数.样品在1030 nm波长的荧光寿命仅为0.274 ms,以及在1.5 μm波段的荧光衰减寿命曲线中,初始的荧光强度呈上升趋势,这些表明了Yb,Er:YAG陶瓷中的Yb3+→Er3+离子间存在能量转移.利用Judd-Ofelt理论拟合出Er3+的强度参数Ωλ,计算出了各能级跃迁寿命和积分发射截面等参数. Er3+离子在1.5 μm波段的光谱参数(发射截面和荧光寿命)的理论结果与实验结果符合较好.比较了Yb,Er:YAG透明陶瓷各能级跃迁的光谱参数, 1.5 μm波段对应的4 I13/2→4 I15/2能级跃迁较其他能级跃迁具有较大的发射截面、荧光分支比和上能级寿命,证明了 Er,Yb:YAG 透明陶瓷实现在1.5 μm人眼安全波段激光输出的可行性.     

Tb，Tm：YVO4晶体的激光性能分析

Tm：YVO4和Tb，Tm：YVO4晶体中激活离子之间或激活离子与敏化离子间的交叉弛豫、与无辐射跃迁及激光上能级的辐射跃迁的几率是相近的，对这种双掺离子晶体的激光阈值理论估算式中必须同时考虑离子间交叉弛豫。从激活离子能级跃迁速率方程和激光、抽运光传输方程推导出端面抽运的包含交叉弛豫几率等光学参量的激光阈值的理论估算式。用这些方程讨论了Tm：YVO4和Tb，Tm：YVO4的1．5μm和1．9μm波长的激光性能，并论述了Tb3 离子的作用。结果表明。Tb3 离子的的掺入，增加1．5μm波段激光的强度，降低阈值能量，但对1.9μm波长激光有负面作用。     

Pr3+离子在氟化物玻璃中的光跃迁的计算与分析

测量了Pr(0.5):ZBLAN非晶的吸收光谱,由此利用Judd-Ofelt理论计算了Pr3 离子在材料中的光谱跃迁强度参量,讨论Judd-Ofelt理论在计算Pr3 离子的强度参数时存在的问题.从所得到的强度参数计算预言了此材料中Pr3 离子的各能级之间的自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面,由所得结果讨论了该材料作为激光材料的前景及可能存在的光子雪崩上转换机制.     

Yb:YAG及Cr,Yb:YAG晶体的发光特性

研究了室温下YbYAG的上转换荧光光谱,此荧光归因于Yb3+离子的"合作"发光和Yb3+离子到稀土杂质离子的能量转移.测试了YbYAG晶体的X射线荧光,发光峰对应于电荷迁移态到Yb3+离子的基态、激光态间的跃迁.研究了Cr,YbYAG晶体的荧光光谱,讨论了Cr4+激光输出的可能性.     

自受激拉曼晶体Nd3+:SrMoO4的光谱性质研究

通过拉曼散射光谱,吸收光谱,荧光发射寿命和808 nm LD激发下的红外荧光光谱的实验测量,系统研究了Nd3+:SrMoO4晶体的自受激拉曼光谱性质.分析指认了拉曼散射光谱中各拉曼峰所对应的晶格振动模式,得出了其SRS活性最强的声子频率约为898 cm-1,对应于(MoO24-)离子团的完全对称光学伸缩振动Ag模;通过J-O理论对晶体的吸收谱进行了全面的光谱参数计算,得出4F3/2→I11/2跃迁的积分发射截面达O.57×10-18cm2,自发辐射概率为141.06s-1;同时,实验测得该跃迁的荧光发射寿命约为O.2 ms.最后,结合808 nm LD激发下的红外波段荧光光谱,论证了SrMoO4晶体中Nd3+离子1068 nm发射通过拉曼频移获得1180 nm一级斯托克斯激光发射的可能性,为Nd3+:SrMoO4晶体的自受激拉曼激光器研究提供了理论依据.     

LiNbO3:Cr:ZnO晶体生长和光谱特性的研究

采用提拉法从近化学计量比的熔体中生长出尺寸为φ20 mm×50 mm的优质LiNbO3:Cr:ZnO(CZLN)晶体,其光学均匀度为7.59(10-5).进行了吸收和荧光光谱的测定研究.吸收谱测试表明:Cr3 离子在晶体中有2个宽且强的吸收带及1个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为480和660 nm,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727nm,对应于4A2→2E(R线)的跃迁.荧光测试表明:当激发波长为660 nm时,CZLN晶体荧光宽带和1个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为802～988 nm,峰值波长为871 nm,对应于4T2→2E,4A2的联合能级跃迁,荧光线峰波长约为754 nm,其强度较弱,相应于2E→4A2(零声子线)能级跃迁.计算了晶场强度和Racah参数,其Dq/B=2.72,晶体属于强场介质.研究表明,CZLN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420 nm附近紫外的自倍频激光输出.     

掺镱氟磷酸钙晶体实现激光连续运转

掺镱类激光晶体由于具有大的受激发射截面和长的上能级寿命 ,近年来被人们普遍看好为未来激光惯性约束核聚变研究所需要的首选激光材料。掺镱的氟磷酸钙 [Yb:Ca5( PO4) 3F,简称 Yb:FAP]晶体的发射截面为 5 .9× 1 0 - 2 0 cm2 ,上能级寿命为 1 .0 8ms,因此特别适合作高能量激光增益介质。最近我们采用中国科学院上海光学精密机械研究所新生长的高质量Yb:FAP晶体 ,首次在国内实现了连续激光输出。实验中采用的晶体尺寸为 5 mm× 5 mm×1 0 mm,Yb离子的实际掺杂的原子数分数为 1 .3%。考虑到 Yb:FAP晶体的吸收特性和发射特性 ,我们在…     

Yb3+:Gd2SiO5晶体的结构和光谱性能

采用提拉法成功生长尺寸为φ30 mm× 75 mm的15at.%Yb³⁺:Gd₂SiO₅单晶, 并用Reitveld全谱拟合方法确定了其晶格常数、原子坐标和温度因子等参数. 用吸收光谱计算了Yb³⁺离子²F_7/2↔ ²F_5/2能级跃迁的振子强度、谱线强度、跃迁概率、 能级寿命和积分发射截面等光谱参数, 并根据激光性能评估得出结论: 表明该晶体具有较大的阈值特性, 有望采用大功率激光二极管泵浦实现可调谐或超快激光输出.     

fN组态的电偶极跃迁

本文考虑了晶体的对称性和奇、偶次晶场项对fN组态电植极跃迁的影响.引进一个新的波函数,计算了晶体中稀土掺杂离子fN组态能级间电偶极跃迁的矩阵元表达式.讨论和解释了J1=0→J2=0的跃迁,并和Judd公式进行了比较讨论.     

Upconversion Luminescence of Eu3 + in NaYbF4∶ Tm3 + , Eu3 +Nanocrystals Induced by 980 nm Excitation

利用水热法制备得到NaYbF4∶0.01％Tm3+,20％ Eu3+上转换材料,利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜及光谱测试技术分别对其进行了结构、形貌以及光谱性质的表征.在980 nm近红外激光激发下,得到了Eu3+的可见到紫外范围的上转换荧光发射.分析表明:共掺杂NaYbF4纳米材料中Tm3+到Eu3+离子的能量传递对布居Eu3+离子的激发态能级,获得Eu3+的上转换发光起着至关重要的作用.另外,在实验中首次获得了Eu3+对应于3P0→7Fj(j=0,1,2)能级跃迁的上转换光发射.     

Pr3+:Y2SiO5中的反斯托克斯荧光谱及其对基态Stark分裂能级的确定

掺杂在晶体Y2 SiO5(YSO)中的Pr3 ,运用脉冲激光激发 3H4 → 1 D2 跃迁 ,粒子通过非辐射能量转移从能级 1 D2 转移到能级 3P0 ,测得了对应于 3P0 → 3H4 跃迁的反斯托克斯荧光光谱 ,由此可确定 3H4 的Stark分裂能级以及 3P0 能级的能量高度。与运用激光激发 3H4 → 1 D2 跃迁 ,通过观察 1 D2 → 3H4 斯托克斯荧光光谱确定3H4 的Stark分裂能级方法相比 ,该过程避免了不同晶点位置中 (Crystallographicsite)Pr3 的 1 D2 能级间的能量转移影响 ,从而具有较高的确定性。同时 ,我们观察了反斯托克斯荧光的时间特性     

晶体中光谱参量X=Ω_4/Ω_6和晶胞参数的一个关系式

晶体中稀土激活离子的许多荧光能级都可以向不只一个低能态跃迁,这些从同一个荧光能级发射的不同波长荧光的强度比就是荧光分支比.Kaminskii[1]研究了光谱强度参量 X=Ω_4/Ω_6与荧光分支比B的关系,认为X值是标志材料性能的一个重要参量.但至今还没有看到有人再深入一步研究X值     

晶体场理论引论(七)(八)

实验上发现晶体中稀土离子的光谱大部分来自4fN组态内电子的跃迁,多数具有电偶极跃迁的性质。对自由离子来说,宇称选择定则要求电偶极跃迁只能发生在不同宇称的能级之间。因此4fN组态内的电偶极跃迁是禁戒的。为了解释晶体中稀土离子4fN组态的电偶极跃迁,必须假设有某种非中心对称的相互作用,使4fN组态的态和具有相反宇称的态混杂,从而产生电偶极跃迁。     

Ho:YVO_4晶体中Ho~(3+)光谱参数的计算

根据Ho3+在Ho :YVO4 晶体的吸收谱和 0 6～ 2 1μm波段的荧光谱 ,用J O理论计算了Ho3+的强度参数Ωλ ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参数 ,讨论了Ho :YVO4 晶体作为红外激光材料的可能性。     

Ho：YVO4晶体中Ho^3＋光谱参数的计算

根据Ho^3 在Ho:YVO4晶体的吸收谱和0.6-2.1μm波段的荧光谱,用J－O理论计算了Ho^3 的强度参数Ωλ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参数,讨论了Ho:YVO4晶体作为红外激光材料的可能性。     

Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺激光晶体的本征光学双稳特性分析与参数优化

理论研究了650nm激光雪崩抽运Tm3+/Yb3+共掺激光晶体的本征光学双稳态.基于系统的非线性耦合速率方程理论,数值分析了Tm3+/Yb3+离子能级布居数的本征光学双稳性、系统参数对光学双稳态的影响和双稳迟滞回线的动态变化.数值结果给出了光子雪崩机制下Tm3+/Yb3+共掺激光晶体的可见与红外光谱发光的本征光学双稳态;指出了通过优化Tm3+/Yb3+离子浓度比,选取低声子能晶体基质和采用晶体冷却技术,以及调谐抽运光与Tm3+离子激发态跃迁能隙满足共振频率匹配,可以有效地增强本征光学双稳效应;通过微调谐抽运光波长和控制抽运光强变化速率,可以实现动态调控的本征光学双稳态.     

类锂硅离子能级结构及软X射线激光光谱理论计算

本文采用Hartree-Fock自洽场方法,从理论上计算出类锂硅离子1s~2nl(n=2～7,l=0～5)各能级能量,并给出在极紫外(波长小于400(?))范围内各跃迁谱线的光谱性质、波长、振子强度和跃迁几率.对实验中已实现软X射线激光的跃迁(5d-3p,5f-3d,6d-3p,6f-3d),计算所得的跃迁波长与实验值完全相符.与现有文献的波长比较,相对误差不超过1%.     

特超声声子的激光产生和荧光检测

利用光学办法在固体中产生和检测频率为10~(12)Hz的特超声声子,以及研究这些特超声声子在固体中的行为,是近几年发展起来的新领域,对于超声物理和固体物理研究是很有意义的。本文前三部分介绍了在压电晶体中利用远红外脉冲激光的表面激发产生特超声声子,以及利用激光激发磁性离子的晶场劈裂能级,引起声子感应跃迁,产生很强的声发射。在某些情况下,可以实现受激发射。在第四部分中介绍了处于激发态的磁性离子通过声子感应吸收跃迁,可以感应出附加的荧光辐射,借助这种感应荧光可以实现特超声的相干检测。最后简要介绍了特超声声子在固体物理研究中的应用。     

Er3+:GdVO4中Er3+离子的光谱参数计算和晶场中能级分裂的讨论

对Er3+:GdVO4样品的光谱参数以及Er3+在晶场中能级的分裂情况进行了研究.首先对样品进行了吸收光谱的测量,接着用Judd-Ofelt理论拟合出了Er3+在GdVO4晶体中的强度参量Ωt,并由此计算了跃迁的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面.通过计算结果可以发现有较多能级之间的跃迁都有大于10-6的振子强度和大于10-18 cm的积分发射截面,并且具有较高的荧光分支比,特别是2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2,4F9/2→4I15/2和4I13/2→4I15/2等几个强发光能级除了具有较大的振子强度和积分发射截面外还有很好的应用前景,因此也更加值得关注.最后还利用群论讨论了Er3+离子在GdVO4晶场中各能级的分裂情况并对各Stark子能级的Jz混杂情况进行了分析.