可调谐激光晶体Cr:GSGG的光谱分析及晶场参数计算

用提拉法成功生长出了优质的Cr3+:Gd3Sc2Ga3O12晶体,测定了室温下的吸收光谱和不同温度下的荧光光谱,计算了晶场参数,发现荧光峰值及晶场参数与以前文献报道的均不相同.吸收光谱中,在458.5nm和642.5nm出现了较强的宽带吸收峰,分别对应于Cr3+的4A2→4T1和4A2→4T2的吸收跃迁,在678nm处又叠加了一个非常弱的吸收峰,对应于4A2→2T1的吸收跃迁.测试了晶体从7K到室温的荧光光谱和荧光寿命,在650～850nm范围内出现了宽带荧光,对应于Cr3+的4T2→4A2的发射跃迁.随着温度的升高,荧光峰向长波方向移动,荧光峰半高宽增大,室温下其荧光峰值在732nm,半高宽约为80nm.低温(7K)下的荧光谱中,在694nm处观察到了尖而锐的R线(零声子线),对应于Cr3+的2E→4A2的发射跃迁.由于温度猝灭效应,随着温度升高,晶体的荧光寿命降低,室温下荧光寿命约为114μs.计算了晶场强度参数Dq/B=2.49,4T2零声子能级与2E能级的间距△E为204cm-1,这些参数表明Cr3+处在较弱的晶场中,有利于4T2→4A2的宽带跃迁,Cr:GSGG晶体是较为理想的可调谐激光工作物质.     

近化学计量比LiNbO3晶体的生长及其组分测定

铌酸锂晶体（LiNbO3)是一种典型的非化学计量比晶体,通常所使用的同成分LiNbO3晶体中的锂铌比([Li]/[Nb])约为48．6／51．4。我们利用提拉法,从掺入11mol%K2O的同成分LiNbO3熔体中生长出了高光学质量的近化学计量比LiNbO3单晶。与同成分LiNbO3晶体相比,其吸收边向短波方向移动;E模（153cm^-1)喇曼谱线宽从9．4cm^-1降低到了7．0cm^-1,A1模（876cm^-1)喇曼谱线宽从25．5cm^-1降低到了20．0cm^-1;产生532nm-1064nm2次谐波的相匹配温度从室温增加到了155．5℃;OH^-红外吸收谱线宽明显变窄,波形也有明显的变化。这些结果表明这种LiNbO3晶体中的LiO2含量为49．6mol%, 即[Li]/[Nb]为0．984,接近其化学计量比。     

PSN-PMN-PT∶Er3+晶体Judd-Ofelt理论分析

为了探索Er3+在铁电晶体场中的发光特性,采用高温溶液法生长了Er3+掺杂Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3弛豫铁电单晶.该晶体在紫外-可见-近红外吸收光谱380～1800 nm波段出现了7个吸收峰;在980 nm泵浦光源照射下,该晶体的发射光谱出现了强绿光和强红光上转换发射带,分别对应于Er3+的4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁;利用Judd-Ofelt理论计算了晶体的振子强度三参数(Ω2＝2.54×10-20 cm2,Ω4＝1.36×10-20 cm2,Ω6 ＝2.38× 10-20 cm2)以及Er3+在PSN-PMN-PT晶体场中的跃迁几率、能级寿命和荧光分支比.研究结果表明 PSN-PMN-PT∶Er3+弛豫铁电晶体是一种新型发光晶体.     

Cr~(4+)∶Ca_2GeO_4多晶料的合成与表征

采用固相法合成Cr4+∶Ca2GeO4晶体原料,通过XRD分析确定了合成Cr4+∶Ca2GeO4多晶料的最佳温度,计算了Cr4+∶Ca2GeO4多晶料的晶格参数。XPS和荧光光谱分析表明多晶料中含有Cr4+。Cr4+∶Ca2GeO4多晶料具有宽的室温荧光光谱,光谱范围为1000~1600 nm,最强荧光发射峰位于1257 nm,这是Cr4+的3T2→3A2能级跃迁导致的荧光发射。     

Li/Nb比变化对Ce：Fe：LiNbO3晶体的光折变性能的影响

在LiNbO3晶体中掺进0.1wt?O2和0.03wt?2O3以Czochralski技术生长不同Li/Nb比(0.94、1.20、1.40)Ce:Fe:LiNbO3晶体,其中Li/Nb=1.40的Ce:Fe:LiNbO3晶体是化学计量比.测试了不同Li/Nb比Ce:Fe:LiNbO3晶体抗光损伤能力,得到随着Li/Nb比的增加,晶体的抗光损伤能力增加.研究了晶体抗光损伤能力增强的机理.随着Li/Nb比的增加,晶体的响应速度和光折变灵敏度增加.测试不同Li/Nb比Ce:Fe:LiNbO3晶体位相共轭效应,利用产生的位相共轭光波消除图像的位相共轭畸变.利用Li/Nb=1.40的Ce:Fe:LiNbO3晶体做记录介质,Li/Nb=1.20的Ce:Fe:LiNbO3晶体作位相共轭镜进行全息关联存储实验.实验结果表明,存储系统具有实时处理,成像质量好,信噪比高和可反复使用的优点.     

Zn2+∶Yb3+∶LiNbO3晶体生长及光谱性能研究

采用提拉法成功生长了Zn2+(2mol;)单掺的同成分铌酸锂(Zn2+∶LiNbO3)晶体及Zn2+(6mol;)和Yb3+(1 mol;)双掺的同成分铌酸锂(Zn2∶Yb3+∶LiNbO3)晶体,晶体尺寸分别约为φ30 mm×40 mm和φ30 mm×50mm.测试了这两个晶体的XRD图谱并与标准图谱进行了比较.测量了Zn2∶LiNbO3和Zn2∶Yb3+∶LiNbO3晶体的红外透射光谱,OH-的振动吸收峰分别位于3484.2 cm-和3493.7 cm-1,表明Zn2+的掺杂浓度还都处在阈值以下.研究了Zn2+∶Yb3+∶LiNbO3晶体的室温吸收、发射光谱和荧光寿命特性,表明其是潜在的近红外激光增益介质,有望发展新型功能激光器件.     

Ti:Al2O3透明多晶陶瓷光谱特性分析

采用传统无压烧结工艺制备出透明性良好的掺Ti氧化铝陶瓷;测定了该陶瓷的吸收光谱、荧光光谱和激发光谱.结果表明,掺Ti氧化铝透明陶瓷样品在Mg与Ti掺入离子的摩尔比(NMg/NTi)较小时,表现出Ti3+离子的490nm特征吸收峰,即2T2→2E跃迁产生的宽带吸收;NMg/NTi较大时,陶瓷样品吸收光谱中不存在Ti3+离子吸收,其250nm处吸收为O2-→Ti4+的转移吸收.掺Ti氧化铝透明陶瓷样品Ti3+离子的发射谱线与单晶的相吻合,同时Ti3+在氧化铝陶瓷中分布很均匀,且Ti3+浓度较高时仍处于未畸变的八面体格位当中.氢气氛下烧结的陶瓷样品因MgO添加剂的存在而在410nm处产生Ti4+离子荧光发射;而280nm、420nm左右的荧光发射分别是由F+和F心造成的.     

近化学计量比7LiNbO3晶体的生长和基本性能

为利用中子散射技术更好地研究铌酸锂晶体的结构缺陷,以Nb2O5和同位素的7LiOH为原料,采用提拉法从58.5;的7Li熔体中成功生长了近化学计量比的同位素7LiNbO3晶体.晶体质量约为35 g,室温下晶体密度为4.634g/cm3,采用差热热重(DTA/TG)分析仪测得晶体熔点为1223℃,在室温至1250℃范围内晶体重量未发生变化.室温下晶体在500～3200 nm波段平均透过率达74;,OH-吸收峰位置在2877 nm,利用紫外吸收边法测得晶体中7Li含量为49.46;.在633 nm波长下,利用c切晶片,测得晶体的折射率为No=2.2872,ne=2.1909.     

不同Li／NbZr：Fe：LiNbO3晶体的生长及光折变效应的研究

采用Czochralski技术生长不同Li/Nb双掺杂Zr:Fe:LiNbO3晶体,测试了晶体的光学均匀性和抗光折变能力.Zr:Fe:LiNbO3晶体双折射梯度比Fe:LiNbO3晶体降低一个数量级,抗光折变能力比Fe:LiNbO3晶体提高一个数量级,发现Zr4 在LiNbO3中具有抗光折变能力.采用二波耦合光路测试不同Li/Nb的Zr:Fe:LiNbO3晶体的衍射效率、响应时间、擦除时间并计算了动态范围和灵敏度,Zr:Fe:LiNbO3晶体的响应速度,灵敏度和动态范围都比Fe:LiNbO3晶体高,它的全息存储性能优于Fe:LiNbO3晶体.     

Li+掺杂ZnNb2O6∶Eu3+制备及发光性能研究

采用高温固相反应法,制备了一系列不同浓度Li+掺杂的ZnNb2O6∶Eu3+发光材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对发光材料的晶体结构和微观形貌进行了表征.利用荧光光谱仪和积分球式分光光度计对发光材料的光学性能进行了分析.激发光谱表明存在着Eu3+→O2-(270 ～ 290 nm)和O2-→Nb5+(320～ 350 nm)电荷迁移带,随着Eu3+浓度增大到0.25mol;时电荷迁移带出现蓝移现象,发射光谱的劈裂随Eu3+浓度的增加而消失.由于电荷补偿,Li+含量的提高极大增强了ZnNb2O6∶Eu3+发光性能,通过线性拟合得出ZnNb2O6的光学带隙为3.810eV,而掺杂以后光学带隙变小.通过热稳定性分析拟合得出热猝灭激活能为0.172 eV.     

掺钬铌酸锂晶体光谱性能研究

采用提拉法得到了纯LiNbO3和掺杂量为2mol;的Ho:LiNbO3晶体.测试了Ho:LiNbO3晶体的吸收光谱、光致发光光谱,采用620nm激发波长得到了523nm的上转换荧光.利用Judd-Ofelt理论计算出在LiNbO3中的强度参数Ω2=27.4×10-20 cm2、Ω4=7.45×10-20 cm2、Ω6=27.1×10-20 cm2,并由此计算了5G4→5I8、5S2→5I7、5F3→5I8处的自发辐射跃迁几率和积分发射截面.     

激光晶体Zr∶Yb∶LiNbO3的生长及光谱性质研究

采用Czochralski技术分别生长了双掺Zr4+(1mol;,2mol;,3mol;)和Yb3+(0mol;,1mol;,1mol;)的Zr∶Yb∶LiNbO3晶体.测试了晶体的XRD图谱并与标准图谱进行了比较.测量了晶体的红外透射光谱,OH-的振动吸收峰分别位于3485 cm-1、3488 cm-1和3488 cm-1,当Zr4+浓度达到2mol;以后,继续增大Zr4+浓度,OH-的振动吸收峰不发生移动.研究了晶体的室温吸收、发射光谱和荧光寿命特性,表明Zr∶Yb∶LiNbO3晶体是一种潜在的可用来发展具有抗光损伤的新型激光晶体材料.     

In∶Ce∶Cu∶LiNbO_3晶体的生长及存储性能研究

在Ce∶Cu∶LiNbO3 晶体中掺进In2 O3 ,用CZ法首次生长In∶Ce∶Cu∶LiNbO3 晶体。对晶体的抗光折变能力、红外光谱、指数增益系数、衍射效率和响应时间进行了测试 ,结果表明 :In(3mol% )∶Ce∶Cu∶LiNbO3 晶体的抗光折变能力比Ce∶Cu∶LiNbO3 提高两个数量级 ,其OH-吸收峰由LiNbO3 的 3484cm-1移到 35 0 8cm-1,响应速度比Ce∶Cu∶LiNbO3 晶体快三倍。对In∶Ce∶Cu∶LiNbO3 晶体抗光折变能力提高的机理、红外光谱OH-吸收峰紫移的机理进行了研究     

Co2+:BeAl2O4晶体的提拉法生长及光谱特性

应用提拉法,采用合适的化学组分配比和化料过程、以及选用适宜的固液界面温度梯度与生长速度等优化工艺条件,成功地生长出了初始Co2+离子掺杂浓度为0.15mol;、尺寸φ48×85mm2的优质Co2+:BeAl2O4晶体.测定了晶体的吸收光谱,观测到496与 640nm二个主要吸收带,它们分别归属于八面体配位中Co2+的T1(4F)→4T1(4P)跃迁与四面体配位中Co2+的A2(4F)→4T1(4P)跃迁.从晶体的吸收光谱与呈现的粉红色颜色特征可推断大多数的Co2+离子取代BeAl2O4晶体中的Al3+,形成Co2+离子的八面体格位.研究了不同光波长激发下,晶体在可见光波段的荧光特征,观测到678nm波段的荧光发射,这归属于四面体格位中Co2+的电子从4T1(4P)到4A2(4F) 能级的跃迁.     

SrCeO3:Sm3+红色发光粉的制备及发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了SrCeO3∶Sm3+红色荧光粉,用XRD、SEM、FL分析表征了样品的结构、形貌及发光性能。研究了助熔剂H3BO3对其发光性能的影响。结果表明:样品为具有正交晶系结构的SrCeO3晶型,呈椭球型结构。荧光光谱测试结果表明:Sm3+掺杂的SrCeO3在紫外波段有两个吸收带,一是峰值位于320 nm左右的宽吸收带,归属于Ce4+→O2-的电荷迁移带,另一个为峰值位于408 nm的锐线吸收带,对应于Sm3+的6H5/2→4L13/2跃迁吸收;在波长408 nm的激发下,样品发红光,发射主峰位于601 nm,对应于Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁。样品的发光强度随着Sm3+和助熔剂H3BO3加入量的增加先增强,后减弱。当Sm3+的掺杂量为3mol%,H3BO3加入量为0.5 mol%时,发光强度最大。     

KMgF3∶Sm2+∶Li+晶体的色心分析

利用提拉法多次生长了KMgF3∶Sm2+和KMgF3∶Sm2∶Li+晶体;在KMgF3∶Sm2晶体结构分析的基础上,通过测试和分析KMgF3∶Sm2+和KMgF3∶Sm2+∶Li+晶体的激发光谱、发射光谱以及衰减曲线,揭示了晶体的7 F0→5D0激发光谱中,680 ～ 682 nm范围内未被揭示的一个激发峰的产生机理.最后得出结论该激发峰是由Li+引起的HA色心,此结论通过355 nm紫外光照射对光谱的影响进一步得到了确认.     

助熔剂提拉法生长化学计量比LiNbO3晶体

利用助熔剂提拉法,分别从掺入11mol;K2O的同成份LiNbO3熔体中和从掺入19mol;*!K2O的化学配比LiNbO3熔体中生长出高质量近化学计量比LiNbO3单晶.对这两种从不同配比熔体中生长的晶体进行光谱分析表明,与同成份比LiNbO3相比较,其紫外吸收边出现明显蓝移,OH红外吸收峰的位置和线宽也都有显著的变化.室温极化反转测试显示,两种晶体的矫顽场分别为4.4kV/mm和0.8kV/mm.根据所得测量结果,估计两种晶体中Li2O的含量分别为49.6mol;和49.9mol;.其中从掺19mol; K2O化学配比LiNbO3熔体中生长出的LiNbO3单晶的Li2O含量已非常接近50mol;的化学配比.进一步优化生长工艺,获得成份均匀、大尺寸化学计量比晶体的工作正在进行中.     

Cr4+在Al2O3透明陶瓷中的发光行为

采用传统无压烧结工艺制备出透明性良好的掺Cr的Al2O3透明陶瓷;测定了其吸收光谱和荧光光谱,发现在Al2O3六配位的八面体结构中,除了有Cr3+离子的特征吸收峰外,由于有Mg2+的电荷补偿作用,也有Cr4+离子,Cr4+的荧光发射峰位于1223nm附近,与Cr4+在四面体中的发光行为一致.但其荧光发射峰较窄,半高宽△λ仅为37nm.     

近化学计量比Tb:Fe:LiNbO3晶体的光谱特性及组分测定

按化学计量比,用提拉法成功生长了不同掺量的Tb:Fe:LiNbO3晶体,分别测量了掺杂LiNbO3晶体在紫外(313nm)曝光前后的吸收光谱,曝光后吸收谱线整体上移,找到了吸收谱线上移最大的掺量比.并用差热分析仪DTA测量了居里温度Tc, 从而计算出Li/Nb的比例.分析表明,Tb:Fe:LiNbO3晶体的存储性能与掺量、定比有密切的联系,是一种优良的大容量体全息记录材料.     

Ni(C6H12N4)2SO4·4H2O晶体的生长、热学和光谱性质

六次甲基四胺(C6H12N4,HMTA)部分取代六水合硫酸镍(NSH)晶体结构中的配位水,合成Ni(C6H12N4)2SO4·4H2O(NSH-HMTA)晶体材料.采用称量法测定了NSH-HMTA晶体的溶解度曲线,应用水溶液降温法在温度区间56 ～44℃之间生长出6 mm×6 mm×2 mm尺寸的晶体,生长速度约为0.5 mm/d.通过等离子发射光谱分析所生长晶体中镍离子含量,X射线单晶衍射用于验证晶体的结构.采用热重法(TGA)和差热分析法(DTA)测定晶体脱水温度和分解温度分别为93℃、1 14℃.测量晶体的紫外-可见光谱特性,其紫外波段透过峰位于波长为307 nm处,比NSH晶体(287 nm)红移了约20 nm,HMTA与Ni2+配位提高了Ni2+的3A2g光谱项的能级,3A2g→3T1g(P)所需能量更低,导致吸收谱红移.