共掺Na+的Yb3+∶CaF2晶体的荧光分析与低阈值激光运转

基于975nm激发的室温下荧光光谱测量，系统地研究了在新型钠、镱共掺的氟化钙晶体中钠离子的作用机理，分析了掺钠离子浓度与激光阈值的关系，获得了具有最低激光阈值的掺杂浓度优化配比. 激光实验表明对于2%Yb³⁺离子浓度的氟化钙，掺入3%的钠离子能够获得最低阈值的激光运转，这与理论和荧光分析完全一致. 关键词： 镱、钠共掺氟化钙 荧光光谱 激光阈值     

共掺Na+的Yb3+:CaF2晶体的荧光分析与低阈值激光运转

基于975nm激发的室温下荧光光谱测量,系统地研究了在新型钠、镱共掺的氟化钙晶体中钠离子的作用机理,分析了掺钠离子浓度与激光阈值的关系,获得了具有最低激光阈值的掺杂浓度优化配比.激光实验表明对于2%Yb3+离子浓度的氟化钙,掺入3%的钠离子能够获得最低阈值的激光运转,这与理论和荧光分析完全一致.     

镱、钠共掺的氟化钙晶体在1050nm的可饱和吸收作用

通过在稳定连续波运转的Yb:YAG 激光器中插入不同掺杂浓度的新型钠、镱共掺的氟化钙晶体的对比性实验,证明了镱、钠共掺的氟化钙晶体在1050nm具有明显的可饱和吸收作用,从而解释了该晶体作为增益介质在该波段总是趋于自调Q运转的原因.Yb³⁺离子是该晶体可饱和吸收作用的主要因素,但是共掺入适当的Na离子可以明显改善晶体的调Q效果.优化共掺镱、钠离子的浓度和比例后的氟化钙晶体能够作为1050nm波段激光器的被动Q开关. 关键词： 镱、钠共掺氟化钙 可饱和吸收体 调Q     

两种国产新型掺Yb氟化物激光晶体的光谱特性研究

掺Yb氟化物激光材料是继掺Yb氧化物激光材料之后的另一类重要的掺Yb激光材料,已经成为可调谐激光和超快激光领域中研究的热点之一。针对两种国产新型掺Yb的氟化物激光材料：混晶材料Yb∶CaF₂-SrF₂和共掺离子型的单晶材料Yb, Y∶CaF₂,进行了详细的光谱特性比对实验研究。通过荧光比对实验,发现这两类激光材料的荧光光谱完全不同,并分析了不同荧光产生的物理机制。通过吸收率比对实验,讨论了两类材料中的激活离子Yb或共掺离子Y的掺杂浓度对晶体吸收特性的影响,得到了最佳掺Yb离子或共掺Y离子的浓度。利用激光二极管作为泵浦源,实现了这两类新型材料在折叠腔型下的连续激光输出运转,其中对于共掺离子型Yb, Y∶CaF₂晶体是首次实现连续激光运转。通过激光对比实验,获得了两类激光材料(四种样品)的激光输入—输出关系曲线,测量了各自的斜效率和激光光谱特征。通过系统地比较两类激光晶体的吸收率、荧光光谱特性、激光光谱特性以及连续激光运转的阈值功率和斜效率等参数得出以下结论：在四种实验样品中,共掺离子型单晶材料中的3at%Yb, 6at% Y∶CaF₂晶体具有最好的光谱和激光特性,具有良好的应用前景。这些实验结果为进一步提升此类激光材料的性能提供了有益的参考。     

两种国产新型掺Yb氟化物激光晶体的光谱特性研究SCIEI北大核心CSCD

掺Yb氟化物激光材料是继掺Yb氧化物激光材料之后的另一类重要的掺Yb激光材料,已经成为可调谐激光和超快激光领域中研究的热点之一。针对两种国产新型掺Yb的氟化物激光材料:混晶材料Yb∶CaF2-SrF2和共掺离子型的单晶材料Yb,Y∶CaF2,进行了详细的光谱特性比对实验研究。通过荧光比对实验,发现这两类激光材料的荧光光谱完全不同,并分析了不同荧光产生的物理机制。通过吸收率比对实验,讨论了两类材料中的激活离子Yb或共掺离子Y的掺杂浓度对晶体吸收特性的影响,得到了最佳掺Yb离子或共掺Y离子的浓度。利用激光二极管作为泵浦源,实现了这两类新型材料在折叠腔型下的连续激光输出运转,其中对于共掺离子型Yb,Y∶CaF2晶体是首次实现连续激光运转。通过激光对比实验,获得了两类激光材料(四种样品)的激光输入—输出关系曲线,测量了各自的斜效率和激光光谱特征。通过系统地比较两类激光晶体的吸收率、荧光光谱特性、激光光谱特性以及连续激光运转的阈值功率和斜效率等参数得出以下结论:在四种实验样品中,共掺离子型单晶材料中的3at%Yb,6at%Y∶CaF2晶体具有最好的光谱和激光特性,具有良好的应用前景。这些实验结果为进一步提升此类激光材料的性能提供了有益的参考。     

LD泵浦Nd-La共掺和Nd-Sc共掺CaF_2无序晶体的激光性能

对790nm激光二极管泵浦Nd-La共掺和Nd-Sc共掺CaF_2无序晶体激光器的特性进行了研究,比较了掺杂不同浓度La~(3+)和Sc~(3+)的Nd∶CaF_2晶体的吸收光谱和输出激光特性.在5 W泵浦功率下,将0.5at.%Nd~(3+)与5at.%La~(3+)∶CaF_2,0.5at.%Nd~(3+)与3at.%Sc~(3+)∶CaF_2掺杂,分别获得1.10W和0.64 W的连续激光输出,斜效率分别为23.0%和12.8%,阈值泵浦功率仅为10mW.实验结果表明,Nd-La共掺和Nd-Sc共掺的CaF_2晶体是一种可用于二极管泵浦且可获得高功率高效率激光输出的激光介质.     

掺钕磷酸盐玻璃中残余水分对激光性质的影响

本文研究了掺钕磷酸盐玻璃中残余水分对荧光性质、激光阈值、激光效率和放大器增益的影响.     

Er/Yb共掺硅酸盐玻璃的光致发光

采用固相反应方法，制备了Er³⁺离子浓度为0.5 at.%，Yb掺杂浓度范围为0.0— 6.0 at.%的Er/Yb共掺激光玻璃，并对激光玻璃的吸收光谱和光致荧光光谱进行了分析.研究 结果显示，Yb³⁺掺杂对Er³⁺在980 nm附近的吸收起到了非常显著的 增强作用.在 980 nm的激光抽运下，激光玻璃在1530 nm处的光致发光强度随着Yb离子浓度 的增加而先增大后减小， 当Yb³⁺离子浓度为Er³⁺离子浓度6倍时光 致发光强度达到最大值.同时还发现了Yb³⁺对Er³⁺的光致荧光光谱 的展宽作用，并讨论了荧光光谱的展宽机理. 关键词： Er/Yb共掺玻璃 光致发光 吸收光谱     

铋酸盐铒玻璃在1.54 μm处的荧光特性研究

用高温熔融法制备了Er3+单掺和Er3+ /Yb3+共掺铋酸盐玻璃,测量了上述玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、荧光半高宽和荧光寿命.对高浓度掺杂Er3+时的浓度猝灭现象给出了解释.分析了Er3+ /Yb3+双掺样品中Yb3+对Er3+的敏化过程.在对Er3+ /Yb3+共掺时的研究结果发现, Er3+浓度的变化对荧光半高宽和荧光寿命有显著影响,而Yb3+浓度的变化则对吸收光谱和荧光光谱的强度影响显著.实验获得了Er3+ /Yb3+共掺铋酸盐玻璃在1. 54μm处荧光半高宽达76nm,荧光寿命为0. 55ms.     

掺Tm激光晶体的可见与红外发光转换及双稳多色开关

理论研究了648nm激光抽运掺Tm晶体的可见与红外发光转换和发光双稳特性.根据系统的耦合速率方程理论,推导了发光转换阈值的解析表达式,数值研究了Tm³⁺能级布居数,辐射光谱以及发光强度等随抽运光强的变化.数值结果表明,648nm激光抽运下可以实现452/469nm蓝光与1716 nm红外光谱的发光转换.在光子雪崩阈值附近,可以观察到掺Tm晶体的辐射光谱双稳,荧光色度双稳和发光强度双稳等现象.利用掺Tm晶体的可见与红外发光转换与双稳特性,可以实现抽运功率控制的全固态发光转换器和双稳波长 关键词： 光学双稳 多色开关 掺Tm晶体 光子雪崩     

YAG晶体中Cr4+和Yb3+的光谱和荧光特性研究

报道了（Ｃｒ＾４＋,Ｙｂ＾３＋）：ＹＡＧ晶体的吸收光谱和荧光光谱特性。在室温下,（Ｃｒ＾４＋,Ｙｂ＾３＋）：ＹＡＧ晶体在９３７ｎｍ和９６８ｎｍ处存在两个吸收带,能与ＩｎＧａＡｓ激光二级管有效耦合：而且在１０３０ｎｍ处有一Ｃｒ＾４＋吸收峰,可以实现对Ｙｂ＾３＋的自调Ｑ激光输出。（Ｃｒ＾＋,Ｙｂ＾３＋）：ＹＡＧ 荧光光谱与Ｙｂ＾３＋：ＹＡＧ晶体一样,发光中心也是位于１０２９ｎｍ,但其强度比Ｙｂ＾３＋：     

Enhanced efficiency of Er:Yb:Ce:NaGd(WO4)2 laser at 1.5-1.6 microm by the introduction of high-doping Ce3+ ions

By the introduction of high-doping Ce3+ ions, the upconversion fluorescence of Er3+ ions was reduced, and the energy-transfer efficiency from Yb3+ to Er3+ ions was enhanced significantly in Er:Yb:Ce:NaGd(WO4)2 crystals. End pumped by a diode laser at 970 nm in a hemispherical cavity, a 2.0 W quasi-cw laser at 1.5-1.6 microm with slope efficiency of 19% and absorbed pump threshold of 2.0 W was achieved in a 1.7-mm-thick c-cut Er:Yb:Ce:NaGd(WO4)2 crystal. The results show that the Er.:Yb:Ce:NaGd(WO4)2 crystal with high-doping Ce3+ ions is a potential gain medium for a low-threshold 1.5-1.6 microm laser.     

紧凑的新型Yb:GdYAB自倍频激光器

报道了一种新型自倍频晶体Yb∶Gd0.2Y0.75(BO3)4(Yb∶GdYAB)在二极管激光器端面抽运条件下的连续光激光运转。为了实现紧凑的新型全固态激光器的激光运转,设计了一个平平谐振腔,两个镜子的分开距离仅为1 cm,在这种腔结构下,得到了中心波长为1044 nm的基频激光输出,当吸收抽运功率为4.22 W时,基频激光的最大输出功率为1.38 W,相应功率曲线最大斜效率为54%。为获得有效的自倍频激光输出,换用了平凹腔进行了自倍频实验。自倍频光运转阈值仅为900 mW,在吸收抽运功率为3.9 W的条件下,得到144 mW的自倍频绿色激光输出,获得从二极管激光器到绿光的直接光-光转换效率为3.7%。实验结果表明Yb∶GdYAB作为一种新型的自倍频晶体,对于紧凑的1μm波段的基频光和自倍频可见光激光器都有着很大的应用潜力。     

Yb,Na:PbF(2): a potential new high-power laser material

Yb:PbF(2) and Yb,Na:PbF(2) laser crystals are grown by the Bridgman method. Room-temperature absorption, photoluminescence spectra, and fluorescence lifetimes of Yb(3+) ions in the crystals have been investigated. Experimental results show that Na(+) ions codoping with Yb(3+) as charge compensators can suppress the deoxidization of Yb(3+) to Yb(2+). The result of diode-pumped laser operation of a Yb,Na:PbF(2) single crystal is reported for the first time to the best of our knowledge . With a 1mol.%Yb(3+)-doped sample, we obtained 2.37W output power at 1056nm for 17.9W of incident power at 978nm.     

Comparison of spectroscopic properties of Yb:YAP and Yb:YAG crystals

The Yb:YAG and Yb:YAP crystals have been grown by Czochralski method. The absorption spectra and the fluorescence spectra of Yb:YAG and Yb:YAP crystals have been investigated. It is shown that the Yb:YAG crystal has better laser properties and smaller threshold power than Yb:YAP crystal. In addition, the absorption cross-section of the Yb:YAP crystal is 2.16 times of that of the Yb:YAG crystal,so laser diode pumped Yb:YAG lasing can be easily realized. Because YAP single crystal is anisotropic, it is provided with polarization characteristics.     

Yb:YCOB晶体制备及其光谱与激光二极管抽运激光特性

研究了Ｙｂ：ＹＣＡ４Ｏ（ＢＯ３）（简称Ｙｂ：ＹＣＯＢ）的多晶制备和单晶生长,成功地合成了光学质量优良、掺Ｙｂ原子数分数为２０％的Ｙｂ：ＹＣＯＢ单晶。测量了该晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。并进行了激光二极管（ＬＤ）为抽运源的激光实验。实现了Ｙｂ：ＹＣＯＢ晶体１０ｍＷ的红外激光输出。观测并记录到自倍频二次谐波。     

Yb：YAG晶体的光谱和激光性能

研究了Ｙｂ：ＹＡＧ晶体的光谱特性,通过不同掺杂深度的Ｙｂ：ＹＡＧ晶体的荧光寿命的测定,确定了Ｙｂ＾３＋在Ｙｂ：ＹＡＧ晶体的最佳掺杂浓度,用合作上转换机制解释了高浓度掺杂时的荧光浓度猝灭效应,研究了掺杂原子分数为０．２的晶体微片的激光性能。     

Slope efficiency of up to 73% for Yb:Ca4YO(BO3)3 crystal laser pumped by a laser diode

Yb:Ca₄YO(BO₃)₃ (Yb:YCOB) crystal with good quality and large size has been grown by the Czochralski method. The polarization absorption and fluorescence spectra have been measured. The laser action of the Yb:YCOB crystal has been demonstrated when it is pumped by a fiber-coupled laser diode (LD) at the wavelength of 976.4 nm. The pumping threshold is 55 mW, the light-light conversion efficiency is 58.7%, and a slope efficiency of up to 73% is thus calculated. Received: 16 December 1998 / Revised version: 4 February 1999 / Published online: 7 April 1999     

Polarization manipulated solid-state lasers with crystalline-orientations

The polarization states of 〈111〉-cut Yb:YAG crystal microchip lasers were investigated by pumped with the elliptically polarized pump beam from fiber-coupled laser-diode. The manipulated polarized lasers were achieved in laser-diode pumped Yb:YAG microchip laser by controlling the crystalline-orientations in 〈111〉-growth Yb:YAG crystal. Generally elliptically polarized lasers were obtained in laser-diode pumped Yb:YAG microchip lasers. However, crystalline-orientation manipulated linearly polarized laser was obtained when six different sites with different crystalline orientations were set to parallel to the major axis direction of the elliptically polarized pump beam. Six different sites in Yb:YAG crystal were separated with 30° and 90°, which were responsible for the linearly polarized laser oscillations. Circularly polarized lasers were observed when a Yb:YAG crystal was aligned to a special position between two sites responsible for linearly polarized laser oscillation. Effects of the polarization states of pump source on the laser polarization states of Yb:YAG microchip lasers and polarization direction of different polarized lasers with respect to Yb:YAG crystal rotation was addressed.