Yb3+掺杂KY(WO4)2激光晶体生长、结构与光谱分析

采用顶部籽晶提拉法(TSSG)生长出Yb:KY(WO4)2(Yb:KYW)激光晶体.对预烧后的原料及晶体进行了XRD分析,结果表明,分别在920℃和600℃预烧8h后的熔质和助熔剂基本上形成一相,抑止了实验中的挥发问题;所生长的晶体为β-Yb:KYW,计算其晶格常数为a=1.063nm,b=1.034nm,c=0.755nm,β=130.75°.测得不同厚度样品的吸收光谱,结果表明样品在933nm和981nm有较强的吸收峰,计算出主峰981nm的吸收截面σabs=5.34×10-20cm2.测得样品的荧光光谱,计算出主峰1030nm受激发射截面σem=3.1×10-20cm2,并估算其荧光寿命为0.56ms,与实测值0.60ms吻合.计算出激发态最小粒子数(β)、饱和抽运强度(Isat)和最小抽运强度(Imin),通过与其他掺Yb3+晶体比较,结果表明Yb:KYW晶体的Imin(0.24kW/cm2)很小.     

Ybx:KY1-x(WO4)2晶体生长及振动光谱研究

采用TSSG法生长出Ybx:KY1-xW(x=0.05)和KYbW晶体,并对两者的结构和光谱性能进行了比较。工艺参数为,转速10～15r.min-1,拉速1～2mm.d-1,生长周期10～15d,降温生长速率0.05～0.1℃.h-1,降温速率20℃.h-1。XRD分析表明两者均为低温相的β-KYW结构,两种晶体的晶格常数分别为a1=1.063nm,b1=1.034nm,c1=0.755nm,β1=130.75°,Z1=4和a2=1.061nm,b2=1.029nm,c2=0.749nm,β2=130.65°,Z2=4。测试了红外及拉曼光谱,Ybx:KY1-xW(x=0.05)样品在925,891,840,777,749cm-1具有较强的红外吸收峰,是由WO4原子基团伸缩振动引起的;KYbW样品在484和437cm-1处具有较强的红外吸收峰,反映了WO4原子基团的弯曲振动。分析了晶体的振动模式,认为两种晶体有较强的拉曼活性,钨氧双桥键WOOW和单桥键WOW基团的振动在200～1000cm-1范围内,对峰值与相应的振动进行了指认。     

新型激光晶体Yb:KY(WO4)2的结构与光谱

采用顶部籽晶提拉法，以K₂W₂O₇为助溶剂，生长了Yb:KY(WO₄)₂新型激光晶体.经热重-差热分析，确定晶体熔点为1045℃，相变温度为1010℃.X射线粉末衍射测试，验证所生长的晶体为β-Yb:KY(WO₄)₂.晶体结构分析确定Yb:KY(WO₄)₂晶体由WO₆八面体连接而成，WO₆八面体是由双氧桥(WOOW)及单氧桥(WOW)构成.晶体粉末样品室温下的红外及拉曼光谱测试，确定WO₆原子基团、双氧桥及单氧桥的振动频率.晶体的吸收峰位于940nm，980nm，发射峰位于989nm—1030nm. 关键词： 晶体结构 光谱 晶体生长     

Er3+，Tm3+共掺的NaY(WO4)2晶体的光谱分析和上转换发光

在室温下，测量了Er:Tm:NaY(WO₄)₂晶体的吸收光谱、激发光谱、发射光谱以及上转换发光，并运用J-O理论对测量的结果进行了计算，得出了Er:Tm:NaY(WO₄)₂晶体的强度参数.报道了Tm，Er离子间特殊的能量传递和相关上转换，解释了离子间的能级跃迁过程.同时，对于Er增强Tm离子近红外发光的特性也作了充分研究. 关键词： 4)₂晶体')" href="#">Er:Tm:NaY(WO₄)₂晶体 吸收光谱 发射光谱 激发光谱 上转换     

Yb3+掺杂四磷酸盐玻璃光谱研究

制备了Yb³⁺掺杂四磷酸盐玻璃,以实测的吸收光谱及荧光光谱计算了Yb³⁺在四磷酸盐玻璃中各光谱性能参数和激光性能参数,以荧光捕获效应讨论了倒易法和Fuchtbaucr-Ladenbury公式之间的计算差异.此外,还进一步讨论了Yb³⁺在四磷酸盐玻璃中各性能参数的浓度效应以及OH基对Yb³⁺发光的影响.研究表明Yb³⁺掺杂四磷酸盐玻璃具有相当优良的光谱和激光性能参数. 关键词： 3+掺杂')" href="#">Yb³⁺掺杂 四磷酸盐玻璃 光谱性质     

Y2O3:Yb3+,Tm3+纳米材料的可见及紫外上转换发光

通过燃烧法制备了Yb³⁺-Tm³⁺共掺的Y₂O₃纳米粉体,并对样品在980 nm激光照射下的上转换发光特性进行了研究.实验发现,样品在可见光区域能够产生强烈的蓝色发光(476 nm和487 nm)和较弱的红色发光(约650 nm),而且同时观察到了两个紫外发光峰¹I₆→³H₆ (~297 nm)和^{1关键词： 2O₃:Yb3+')" href="#">Y₂O₃:Yb3+ 3+}')" href="#">Tm³⁺ 上转换光谱 敏化 紫外发光     

端抽运Yb3+:YVO4激光准三能级理论模型研究

立足于Yb离子能级结构、谐振腔增益损耗和布居数分配情况, 利用爱因斯坦辐射理论和速率方程理论, 建立了适合Yb³⁺离子激光的准三能级理论模型. 该模型引入有效腔长增益贡献因子对腔内光强进行了从头计算, 获得了阈值方程. 利用此模型与Yb激光的实验结果相比较, 发现有效腔长对增益的贡献可以改变腔内损耗和粒子数反转的概率, 也继而影响激光阈值和输出功率效率. 应用于LD端抽运Yb³⁺:YVO₄激光实验中, 在971 nm LD抽运, 有效晶体长度 L=1 mm, 输出镜透过率对激光波长1016 nm为1%条件下, 获得阈值为1.1 W; 有效晶体长度L=2 mm, 输出镜透过率为10%条件下, 阈值获得为3.9 W. 关键词： 3+:YVO₄')" href="#">Yb³⁺:YVO₄ 准三能级模型 有效腔长增益贡献因子     

利用Er3+光学温度传感特性研究Tm3+/Yb3+掺杂NaY(WO4)2微米球的激光辐照热效应

采用微波水热方法合成了Er³⁺/Yb³⁺及Tm³⁺/Yb³⁺两个共掺杂的绣球花状NaY（WO₄）₂微米球样品。XRD结果表明所获得的产物为纯相体心结构的NaY（WO₄）₂,利用SEM观察发现产物粒子结构为纳米片组装成的绣球花状。考虑到红外激光辐照对样品产生加热效应,采用380 nm激发下不同温度的发射光谱获得了Er³⁺/Yb³⁺共掺杂NaY（WO₄）₂微米球的温度传感特性曲线和灵敏度曲线。把Er³⁺/Yb³⁺共掺杂NaY（WO₄）₂与Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂的NaY（WO₄）₂按质量比1：10进行混合,采用980 nm激发测量了混合物的上转换发光光谱,研究了激光持续辐照对Tm³⁺/Yb³⁺掺杂NaY（WO₄）₂样品的加热效应和Tm³⁺的¹G₄→³H₆ 跃迁发光强度随激光辐照时间的变化。实验发现980 nm激光辐照使Tm³⁺/Yb³⁺掺杂NaY（WO₄）₂样品的温度持续升高并达到某一平衡温度,Tm³⁺的蓝色上转换发光也随着激光辐照时间的延长而增强,最后达到饱和。此外,在相同条件下,Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂样品的激光辐照热效应比Er³⁺/Yb³⁺共掺杂样品的热效应更为显著。     

Na+掺杂对LiYF4：Er3+/Yb3+上转换发光性能的影响

上转换发光材料由于低的发光效率,限制了其在太阳电池中的实际应用。为解决此问题,采用溶剂热法制备了LiYF₄：Er³⁺/Yb³⁺上转换发光颗粒,在LiYF₄基质中引入Na⁺来打破Er³⁺周围晶体场的对称性,增强其发光性能。研究了Na⁺掺杂对LiYF₄：Er³⁺/Yb³⁺的结构、形貌及其发光的影响。结果表明：掺杂的Na⁺可以裁剪Er³⁺周围的晶体场,当Na⁺摩尔分数为15%时,得到了较大的发光增强,绿光和红光发射分别获得4.2倍和2.9倍的增强。Er³⁺周围晶体场对称性的降低和材料中OH基团的减少是其发光增强的主要原因。     

Yb3+,Tm3+离子掺杂浓度对NaYF4：Yb3+,Tm3+发光光谱的影响

利用高温热溶剂法合成了不同Yb³⁺和Tm³⁺掺杂浓度的NaYF₄：Yb³⁺,Tm³⁺上转换发光纳米粒子。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析、荧光光谱对样品进行形貌和发光性质的表征。结果表明,不同Yb³⁺和Tm³⁺离子掺杂浓度对纳米粒子的上转换发光性质有很大影响。随着Tm³⁺离子浓度的提高,Tm³⁺离子之间的浓度猝灭和交叉弛豫效应对发光强度的影响愈来愈显著,导致纳米粒子的发光猝灭;同样,随着Yb³⁺浓度的提高,纳米粒子的发光强度也是先增大后减小,这是因为Yb³⁺离子浓度掺杂过高导致发光猝灭。     

5at％Yb3＋：YNbo4的提拉法晶体生长和光谱特性

用提拉法生长了新型激光晶体5at％Yb3＋：YNbO4,测量了它的吸收和光致发光光谱,计算了它的吸收和发射截面,并对其激光性能进行了评估．Yb3＋：YNbO4的吸收半峰全宽为17nm,吸收峰位于933,955,974和1003nm,相应的吸收截面分别为0．73×10^-20,1．85×10^-20,0．86×10^-20。和0．44×10^-20cm2;最大吸收截面值为Yb3＋：YAG的两倍．光致发光谱的发射带的中心位置处于1020nm附近,相应的半高宽为41nm,是Yb3＋：YAG的3倍;Yb3＋：YNbO4在955,974,1005,1021和1030nm处都有着较大的发射截面,截面值分别为0．69×10^-20,0．86×10^-20,1．81×10^-20,1．11×10^-20和0．57×10^-20cm2,最大发射截面值与Yb3＋：YAG相当．Yb3＋：YNbO4晶体的宽发射带有利于实现相应波长的超短脉冲和可调谐激光输出,表明它是在这些领域非常有希望的全固态工作物质．     

Influence of pump wavelength on the laser performance of Yb:KLu(WO4)2 crystal

By employing a tunable Ti:sapphire laser, we conducted an investigation into the effects of pump wavelength deviation on the laser performance of Yb:KLu(WO₄)₂ crystal. Pumping efficiencies exceeding 70% could be reached under lasing conditions with a 3-mm crystal of Yb concentration of 5.24 at.%, when the pumping wavelength was within the main absorption band centered at 981 nm extending from 974 to 990 nm. For different pumping wavelengths, the laser exhibited a single output–input relation with respect to absorbed pump power, giving an average slope efficiency amounting to 51%.     

Tm3+离子掺杂的钨酸钇钠晶体中浓度猝灭效应的研究

测量了Tm³⁺离子不同浓度(0.5at.%, 3 at.%, 5 at.%)掺杂的NaY(WO₄)₂晶体在800nm激光二极管激发下的上转换发射光谱.结合吸收谱、荧光谱和由Judd-Ofelt理论计算的光谱参数，详细分析了Tm³⁺:NaY(WO₄)₂晶体中上转换能量传递机理和离子浓度对上转换发射的影响.讨论了四种影响上转换发光效率的离子间相互作用机理：³H₅+¹G₄→³H₆+¹D₂，³H₅+³H₅→³H₆+³F₃，¹G₄+³H₆→³F₄+³F₃，¹G₄+³H₆→³F₃+³F₄，并根据Miyakawa-Dexter理论定量计算了各过程的发生概率.论证了交叉弛豫和共协上转换等浓度猝灭效应是影响Tm³⁺离子蓝色上转换荧光发射效率的主要因素. 关键词： 3+离子')" href="#">Tm³⁺离子 4)₂晶体')" href="#">NaY(WO₄)₂晶体 上转换 浓度猝灭     

钬铥双掺钨酸镱钾激光晶体光谱参数计算

采用顶部籽晶提拉法（TSSG）生长了钬铥双掺钨酸镱钾（KHo_0.04Tm_0.06Yb_0.9（WO₄）₂）激光晶体。测试了该晶体的吸收及荧光光谱,计算了其光谱参数。实验结果表明：该晶体在890~1 000 nm范围吸收带较宽,半峰宽为90 nm,计算了主峰1 000 nm处吸收截面为16.92×10^-20 cm²;Tm³⁺在1 690~1 812 nm范围存在较宽的吸收带,半峰宽为118 nm,易于实现Yb→Ho、Yb→Tm、Tm→Ho的能量传递。根据Judd-Ofelt理论,计算了该晶体的光谱强度参数。根据Tm³⁺、Ho³⁺、Yb³⁺离子能级图,讨论了产生1 750~2 200 nm荧光发射的3种能量传递方式。最后计算了主峰2 030 nm处受激发射截面为3.47×10^-20 cm²,表明该晶体可作为2 μm波段优异的激光增益介质。     

Spectroscopic investigation of a new crystal： Nd^3＋,Yb^3＋：YVO4

The absorption and emission spectra of the YVO4 single crystal co-doped with 1 at.% Nd^3＋ and 1 at.% Yb^3＋ are investigated. The efficient Nd^3＋ → Yb^3＋ energy transfer and the back transfer （Yb^3＋ → Nd^3＋） are observed at room temperature. The fluorescence lifetime of the 4F3/2 level of Nd^3＋ in Nd,Yb：YVO4 is measured under 808 nm laser light excitation. The efficiency of Nd^3＋ → Yb^3＋ energy transfer in YVO4 is determined to be about 34%.     

掺铥钨酸镱钾激光晶体结构模拟及振动光谱

采用泡生法生长了掺铥钨酸镱钾（KTm_0.1Yb_0.9（WO₄）₂）激光晶体。利用X射线单晶衍射法和X射线粉末衍射法研究了KTm_0.1Yb_0.9（WO₄）₂晶体的物相与结构。采用X射线单晶衍射法并结合Diamond晶体结构绘图软件,获得了晶体内部结构模型图：该晶体是由WO₆、TmO₈/YbO₈和KO₁₂基团组成。W₂O₁₀二聚体通过WOW单氧桥相连,在平行于c轴方向上形成（W₂O₈）_n多重带。ReO₈和KO₁₂多面体共顶相连,沿[101]和[110]方向形成了具有二维层结构的延长带。X射线粉末衍射分析表明：该晶体具有低温β相双钨酸盐结构,属于单斜晶系,空间群C2/c;计算了晶胞参数、晶粒尺寸和结晶度。测试了晶体的振动光谱,对各个峰值的红外和拉曼活性及分子振动情况进行了归属,进一步验证了晶体中WO₆原子基团及单氧桥（WOW）和双氧桥（WOOW）的存在。