基于新型Nd∶Gd_(0.1)Y_(0.9)AlO_(3)晶体的540 nm倍频绿光激光器EI北大核心CSCD

本工作首次在新型Nd∶Gd_(0.1)Y_(0.9)AlO_(3)(Nd∶GYAP)晶体上实现了540 nm倍频绿光激光器。Nd∶GYAP晶体产生在1μm波段的基频激光中心波长为1079.4 nm,在此基础上利用LBO晶体产生的倍频绿色激光的中心波长为539.4 nm,阈值为46 mW,最大输出功率为65 mW。这一激光系统产生的约为540 nm的绿色激光相较于传统Nd离子掺杂的晶体1064 nm激光倍频而来的532 nm绿色激光,可以有效地避开Nd^(3+)位于530 nm附近的吸收峰。因此,具有更长波长、发射峰位于约540 nm处的绿色激光器可以使激光输出更有效,并扩展绿色激光器的应用。     

铬、钕双掺钆镓石榴石(Cr~(4+),Nd~(3+))∶Gd_3Ga_5O_(12)激光晶体光学性能的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr4+,Nd3+∶GGG)自调Q激光晶体。报道了室温下的吸收光谱和荧光光谱特性。分析了Cr离子浓度对光谱性质的影响。比较了Cr4+∶GGG,Nd3+∶GGG和(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体吸收光谱的关系。测量了(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体和Nd3+∶GGG晶体的荧光寿命,它们分别是33μs和250μs。实验表明,(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体是一种非常有潜力的自调Q激光晶体,可以实现大功率激光器的小型化和全固态化。     

Tm~(3+)掺杂Na_5Lu_9F_(32)单晶体的1.8μm优化发射性能研究（英文）

采用改进过的布里奇曼法成功地生长了Tm~(3+)离子浓度从0.5~4mol%变化的高质量Na_5Lu_9F_(32)单晶.在790nm LD激发下,研究了不同Tm~(3+)掺杂晶体在1.86μm波段的荧光发射性能、衰减曲线以及Tm~(3+)离子之间的能量传递过程.当Tm~(3+)离子掺杂浓度增加到~1.95mol%时,晶体在1.86μm处的荧光发射强度达到最大.然后,随着Tm~(3+)离子浓度进一步的增大,发射强度迅速下降.然而,Tm~(3+)离子在3F4能级处的荧光寿命随着Tm~(3+)掺杂浓度从0.5增加到4mol%,逐渐降低.同时计算了1.86μm处最大的受激发射截面为0.80×10~(-20) cm~2.Tm~(3+)离子的浓度猝灭效应和离子之间的交叉弛豫能量传递过程是造成1.86μm荧光发射变化的主要原因.     

铟掺杂对Fe∶LiNbO3晶体近红外光折变性能的影响

采用在Fe∶LiNbO3中掺入了铟离子生长的双掺杂In∶Fe∶LiNbO3晶体,以波长为1064nm的近红外会聚光束作为记录光源,通过数字观测装置,对比研究了铟离子掺入前后Fe∶LiNbO3晶体和In∶Fe∶LiNbO3晶体的光折变性能。实验研究结果表明,铟离子掺入后晶体的光折变响应速度和抗光折变能力明显提高,饱和折射率变化量降低。初步分析认为,In∶Fe∶LiNbO3晶体光折变性能的增强是由于掺入的铟离子取代了部分光折变敏感中心,降低了光敏中心的数量,导致晶体光电导增大,响应时间随之缩短。     

多坩埚温度梯度法生长Dy3+:LaF3晶体及发光特性

采用多坩埚温度梯度法(Multi-crucible temperature gradient technology,MC-TGT)制备了Dy~(3+)掺杂氟化镧(Dy~(3+)∶LaF_3)晶体。通过电感耦合等离子体发射光谱仪、透射光谱、吸收光谱、荧光光谱等手段对Dy~(3+)在LaF_3晶体中的实际掺杂浓度、中红外透过光谱、可见光波段光谱特性等进行了研究。实验结果表明,Dy~(3+)在LaF_3晶体中的分凝系数约为0.8;格位浓度随着Dy~(3+)掺杂浓度提高而增加,2%Dy∶LaF_3晶体中的格位浓度达5.90×10~(20) ions·cm~(-3)。在1%Dy∶LaF_3晶体中,采用400 nm光激发,发光中心波长位于601 nm的发射谱带强度最大,位于511 nm的发射峰最宽,半高宽达152 nm;改用450 nm光激发,最强发射峰移至677 nm,最宽发射峰位于568 nm处。提高Dy~(3+)掺杂浓度到2%,采用400 nm或450 nm光激发,发光中心波长均位于478 nm和571 nm。在透射光谱2.5～9μm范围内,Dy∶LaF_3晶体(厚度为0.96 mm)红外波段透过率达85%以上。Dy∶LaF_3晶体有望在可见光、中红外等激光领域得到应用。     

高浓度掺钕钇铝石榴石(Nd∶YAG)晶体的光谱与激光特性

测量了高掺杂浓度Nd∶YAG晶体的吸收光谱和荧光寿命。晶体的主吸收峰在 80 8nm处 ,Nd掺杂的摩尔分数为 0 0 30的Nd∶YAG晶体的吸收系数高达 2 0 7cm-1,荧光寿命为 15 0 μs,存在浓度猝灭。进行了钛宝石激光抽运高掺杂浓度Nd∶YAG和Nd∶YVO4 晶体的激光性能对比实验 ,所用Nd∶YAG晶体摩尔分数为 0 0 2 0和 0 0 2 5 ,激光斜率效率分别为 2 9 7%和 32 % ;Nd∶YVO4 晶体摩尔分数为 0 0 30 ,激光斜率效率为 34 7% ,表明了高浓度Nd∶YAG晶体在激光性能上与高浓度的Nd∶YVO4 晶体相当     

坩埚下降法生长的LiNbO_3,Fe∶LiNbO_3,Zn∶Fe∶LiNbO_3单晶的吸收光谱特性

用紫外可见光谱 (UV/VisibleSpectra)测试并研究了坩埚下降法生长的LiNbO3 、Fe∶LiNbO3 ,以及Zn∶Fe∶LiN bO3 晶体的吸收特性。分析了产生这些吸收特性的原因以及与工艺生长方法的内在联系。研究结果表明 :LiNbO3 单晶沿晶体生长方向 ,其紫外吸收边向长波方向移动 ,且在 35 0～ 4 5 0nm波段的吸收也逐渐增大 ,这是由于Li的分凝与挥发 ,逐渐产生缺锂所造成的 ;在Fe∶LiNbO3 单晶中观察到Fe2 + 离子在 4 80nm附近的特征吸收峰 ,并发现沿生长方向 ,Fe2 + 离子的浓度逐渐增加 ,这与提拉法生长得到的晶体不同 ;在Fe∶LiNbO3 单晶中掺入质量分数为 1.7%ZnO后 ,吸收边位置发生蓝移 ,而掺杂质量分数达到 3.4 %时 ,观察到有红移现象。Fe2 + 离子在Zn∶Fe∶LiNbO3 单晶中的浓度与ZnO掺杂量有密切关系。在掺杂质量分数 1.7%ZnO的Fe∶LiNbO3 单晶中 ,Fe2 + 离子从底部到顶部的浓度变化比在掺杂质量分数 3.4 %ZnO晶体中大 ,这是由于Zn2 + 抑制Fe2 + 离子进入Li位的能力随掺杂量的增加而逐渐减弱造成的。就该下降法工艺技术对Fe2 + 离子在晶体中的浓度分布的影响作了分析     

第一性原理下铟锰共掺铌酸锂晶体的电子结构和吸收光谱

本文利用第一性原理研究了In:Mn:LiNbO_3晶体及对比组的电子结构和光学特性.研究结果显示,掺锰铌酸锂晶体的杂质能级主要由Mn的3d态轨道贡献,在禁带中处于较浅的位置,在价带顶端也有所贡献,晶体带隙较纯铌酸锂晶体变窄;Mn:LiNbO_3晶体分别在1.66,2.85 eV等位置形成了吸收峰;掺In的Mn:LiNbO_3晶体在1.66 eV附近的吸收明显减弱,掺铟浓度约为闽值(约3 mol%)时在1.66 eV吸收继续减弱,并出现了一些新的光吸收峰.本文提出了1.66 eV的吸收与Mn2+离子相关,因掺铟离子而出现的2.13 eV的吸收与Mn~(3+)离子相关,这两峰随着掺铟离子的增加将出现前者减弱而后者增强的变化,该变化可以用电荷在锰、铟离子间的转移解释;还提出在铟、锰共掺铌酸锂晶体中,若光存储的记录光选择低能段(1.66 eV附近),此时对应记录灵敏度要求较小的掺铟量等观点.     

激光二极管叠阵侧面泵浦多边形Nd∶YAG薄片激光器泵浦均匀性模拟仿真北大核心CSCD

阐述了一种激光二极管叠阵以zigzag方式侧面泵浦多边形Nd∶YAG薄片放大器的模拟研究,建模对Nd∶YAG晶体内泵浦光的吸收情况进行了深入的数值模拟与分析,研究了晶体的Nd^(3+)掺杂浓度对泵浦光分布均匀性的影响。研究表明,采用多个方向泵浦和zigzag泵浦方式易于实现介质内泵浦光的均匀分布,在晶体的Nd^(3+)离子掺杂浓度为0.25at.%时,仿真得到的泵浦光吸收分布为平顶型,分布的均匀性均为0.0505。对侧面泵浦多边形薄片激光放大器的进一步研究提供了参考。     

激光二极管叠阵侧面泵浦多边形Nd∶YAG薄片激光器泵浦均匀性模拟仿真

阐述了一种激光二极管叠阵以zigzag方式侧面泵浦多边形Nd∶YAG薄片放大器的模拟研究,建模对Nd∶YAG晶体内泵浦光的吸收情况进行了深入的数值模拟与分析,研究了晶体的Nd~(3+)掺杂浓度对泵浦光分布均匀性的影响。研究表明,采用多个方向泵浦和zigzag泵浦方式易于实现介质内泵浦光的均匀分布,在晶体的Nd~(3+)离子掺杂浓度为0.25at.%时,仿真得到的泵浦光吸收分布为平顶型,分布的均匀性均为0.0505。对侧面泵浦多边形薄片激光放大器的进一步研究提供了参考。     

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.     

In∶Nd∶LiNbO_3晶体倍频性能的研究

在LiNbO3 中掺进In2O3 和Nd2O3,以Czochralski技术生长了In∶Nd∶LiNO3 晶体通过光斑畸变法测得In∶Nd∶LiNbO3晶体的光损伤阈值为1. 98×104W /cm2,比Nd∶LiNbO3晶体的1. 6×102W /cm2高两个数量级以上;晶体吸收光谱的测试表明,In∶Nd∶LiNbO3 晶体的吸收边相对Nd∶LiNbO3 晶体发生紫移研究了In∶Nd∶LiNbO3 晶体的倍频性能,结果表明,In∶Nd∶LiNbO3 晶体的相位匹配温度在室温附近,倍频转换效率比Nd∶LiNbO晶体提高二倍.     

Co,Zn共掺铌酸锂电子结构和吸收光谱的第一性原理研究

利用基于密度泛函的第一性原理的计算方法,研究了Co单掺及Co和Zn共掺LiNbO_3晶体的电子结构和吸收光谱.研究显示,各掺杂体系铌酸锂晶体的带隙均较纯铌酸锂晶体变窄. Co:LiNbO_3晶体禁带宽度为3.32 eV; Co:Zn:LiNbO_3晶体, Zn的浓度低于阈值或达到阈值时,禁带宽度分别为2.87或2.75 eV. Co:LiNbO_3晶体在可见-近红外光波段2.40, 1.58, 1.10 eV处形成吸收峰,这些峰归结于Co 3d分裂轨道的跃迁;加入抗光折变离子Zn~(2+),在1.58, 1.10 eV处的吸收峰增强,可以认为Zn~(2+)与Co~(2+)之间存在电荷转移,使e_g轨道电子减少,但并不影响t_(2g)轨道电子.结果表明,晶体中的Co离子在不同共掺离子下可充当深能级中心(2.40 eV),或可充当浅能级中心(1.58 eV),两种情况下,掺入近阈值的Zn离子均有助于实现优化存储.     

BaGd2(MoO4)4:Tb3+,Eu3+荧光粉的 发光特性与能量传递机理

利用高温固相法制备了BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)与BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉,并借助于X射线衍射(XRD)、激发光谱、发射光谱及荧光衰减曲线对样品的结构及发光性能进行了表征。在290 nm激发下,BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)样品在550 nm处具有较强的绿光发射,表明该样品可用作绿色荧光粉。Tb~(3+)离子的最佳掺杂浓度为50%,电偶极间相互作用是引起浓度猝灭效应的主要原因。当在BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)荧光粉中共掺入Eu~(3+)离子后,可同时观测到Tb~(3+)与Eu~(3+)离子的特征发射峰。随Eu~(3+)掺杂浓度的升高,Tb~(3+)离子的发光强度逐渐下降,而Eu~(3+)离子的发光强度逐渐增加。根据BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)中Tb~(3+)离子的荧光寿命计算了Tb~(3+)与Eu~(3+)离子间的能量传递效率,并根据荧光寿命与激活离子掺杂浓度的关系证实了能量传递机制为电偶极间相互作用。     

Nd∶NaR(WO_4)_2晶体生长(R=Bi,Y)

采用提拉法生长出了掺钕钨酸铋钠[Nd∶NaBi(WO4)2,简称Nd∶NBW]和掺钕钨酸钇钠[Nd∶NaY(WO4)2,简称Nd∶NYW]晶体,并给出了制备无开裂优质Nd∶NBW和Nd∶NYW晶体的最佳生长工艺参数。从XRD分析得到Nd∶NBW和Nd∶NYW晶体的晶胞参数,并分析了晶体的拉曼光谱,认为二者结构基本相同,为四方晶系、白钨矿结构、I41/a空间群。由吸收光谱可以看出,Nd∶NBW在802nm有较强的吸收峰,Nd∶NYW在804nm、752nm、586nm附近有较强、较宽的吸收峰,二者均适合于LD泵浦;计算了晶体中Nd3+的吸收截面积。     

Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺α-NaYF_4单晶体的光谱特性（英文）

采用坩埚下降法生长出Ho~(3+)离子掺杂浓度~1.90 mol%、Tm~(3+)不同掺杂离子浓度(0.99mol%,1.58mol%,2.37 mol%,3.16 mol%,3.99 mol%,7.19 mol%)的双掺杂立方晶相NaYF_4单晶体.根据测定的吸收光谱以及800nmLD波长激发下的发射光谱、发射截面和衰减曲线,研究从Tm~(3+)离子到Ho~(3+)离子的能量传递机制、Tm~(3+)离子的浓度猝灭效应和Ho~(3+)离子在2.04μm波段的优化发光效应.当Ho~(3+)离子浓度保持为~1.90 mol%不变,Tm~(3+)离子浓度从0.99 mol%增加到1.59mol%时,2.04μm波段的发射强度逐步增强;当浓度从1.59mol%增加到7.19mol%时,发射强度逐步减弱.Ho~(3+)(1.90 mol%)/Tm~(3+)(1.59 mol%)共掺的单晶体的发射截面最大,达到2.17×10-20 cm~2,其荧光寿命最长,为21.72ms;同时,根据Ho~(3+)离子的吸收截面和Tm~(3+)离子的发射截面,计算得到该样品从Tm~(3+)∶3F~(3+)4→Ho∶5I7稀土离子能量传递系数和Ho~(3+)∶~5I_7→Tm~(3+)∶~3F_4反传递系数分别为C_(Tm-Ho)=24.14×10~(-40)cm~6/s,C_(Ho-Tm)=2.05×10~(-40) cm~6/s.     

高折射率Nd,La共掺杂氧化钇透明陶瓷的光谱性质及其Judd-Ofelt理论分析

采用液相法和真空烧结技术制备了2.0%Nd,3.0%La共掺杂Y2O3透明陶瓷样品.样品晶粒均匀,大小在22μm左右,在晶粒和晶界处都未见气孔.元素线扫描结果表明,Nd离子和La离子均匀地分布于陶瓷晶粒和晶界处.并测试了样品的吸收光谱和荧光光谱.样品在主吸收峰821nm处的吸收截面为4.3×10-24m2,主荧光发射峰位于1078nm处,实测荧光寿命为0.287ms.采用Judd-Ofelt理论计算了Nd3+在掺La氧化钇陶瓷晶体场中的强度参数Ωλ(λ=2,4,6),自发辐射概率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数.通过F-L公式计算得到2.0%Nd,3.0%La共掺杂Y2O3透明陶瓷中Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁对应的受激发射截面大小为2.0×10-24m2.结果表明,La离子的掺入可以调节氧化钇透明陶瓷的晶体场,有助于制备符合实际需求的固体激光器材料.     

SrLiAl_3N_4∶Eu~(2+)红色荧光粉的制备与发光特性

使用高温固相法于还原气氛中合成了SrLiAl_3N_4∶Eu~(2+)荧光粉并研究了其晶体结构和发光性质。样品均可以被蓝光或紫外光有效激发发射红光。XRD和SEM图谱显示合成了单相SrLiAl3N4。粉体的激发光谱在200~600nm波长范围内呈现出双峰宽带激发带,在267nm、474nm处分别有一个激发峰。发射光谱仅有一个宽带发射峰,峰值在654nm处,属于Eu~(2+)离子的5d→4f特征跃迁。荧光粉发光强度与Eu~(2+)离子掺杂摩尔分数之间的关系表明:随着Eu~(2+)离子掺杂摩尔分数的增加,粉体发光强度先上升后下降,最佳掺杂摩尔分数为0.4%,继续增大Eu~(2+)离子的掺杂量会发生浓度猝灭现象。所准备的SrLiAl_3N_4∶Eu~(2+)荧光粉具有较好的热稳定性和较高的量子效率。     

双掺(Tm3+,Tb3+)LiYF4激光器1.5 μm波长激光阈值分析

由速率方程推出了双掺（Tm^3 ,Tb^3 ）离子准四能级系统的激光阈值解析式，讨论了Tm^3 和Tb^3 离子之间的相互作用。分析了1.5μm波长附近的激光阈值和Tm^3 、Tb^3 离子的掺杂原子数分数及晶体长度的关系。结果表明，对于对应Tm^3 离子^3H4→^3F4跃迁的约1.5μm波长的激光，激活离子Tm^3 的掺杂原子数分数过大时，交叉弛豫作用将使系统阈值迅速增加。Tb^3 离子的加入，一方面能抽空激光下能级，起到降低阈值的作用；另一方面亦减少了激光上能级的寿命，使阈值升高。故Tb^3 离子有最佳掺杂原子数分数。对于Tm原子数分数为y=0.01的Tm:LiYF4晶体，Tb^3 离子的最佳掺杂原子数分数为0.002左右，同时表明，激光阈值与晶体长度有关。最佳晶体长度与Tm^3 、Tb^3 离子的掺杂原子数分数以及晶体的衍射损耗和吸收损耗有关。     

Tm3+/Ho3+共掺含BaF2纳米晶氟硅酸盐玻璃陶瓷2μm发光性能

由于在人眼安全、光电探测、中红外超连续谱产生等方面的应用,2.0μm波段中红外激光器引起了人们越来越广泛的关注。本文采用熔融-淬冷法制备了含BaF_2纳米晶、Tm~(3+)离子单掺及Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺的85SiO_2-7.5KF-7.5BaF_2(SKB)玻璃陶瓷,表征了样品的拉曼光谱、吸收光谱、808 nm泵浦下在2.0μm处的发光性能,得到了实验过程中Ho~(3+)/Tm~(3+)的最佳掺杂浓度。结果发现,Ho_2O_3、Tm_2O_3掺杂浓度均为1.0%时,2.0μm处Ho~(3+):~5I_7→~5I_8发射峰强度达到最大,并对Ho~(3+)和Tm~(3+)之间的能量转移机制进行了详细分析和讨论。研究表明,Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺的BaF_2纳米晶SiO_2-KF-BaF_2玻璃陶瓷有望成为2.0μm波段中红外固体激光器的增益基质。