大尺寸高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体的光谱性质

由于Nd3 离子半径0.112nm和Y3 离子半径0.101nm相差10.9%,使得Nd3 离子非常难于进入YAG晶体中。我们用温度梯度法生长了大尺寸高浓度(2.8 at%)的Nd:YAG晶体,同时与用提拉法Nd:GGG晶体进行了比较。分析了高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体浓度猝灭问题。研究了不同浓度掺杂的猝灭效应。在同样的掺杂浓度下,我们发现它们的猝灭程度不同,其原因是两种晶体中ΔE(m is-)m和ΔE(m i s )m不同。     

Ce3+:YAG晶体位错的研究

本文报导了用中频感应加热提拉法生长Ce3+:YAG晶体,直径达45mm.对样品采用不同的化学试剂进行了时间不等的腐蚀,用偏光显微镜观察到不同形貌的位错蚀坑,分析了位错与晶体结构及生长工艺参数等因素之间的关系.     

高温闪烁晶体Ce:YAP的化学腐蚀形貌

本文报导了Ce:YAP晶体位错蚀坑的腐蚀条件;同时报导了几个主要晶面的位错蚀坑形貌,(100)面呈扁豆形,(010)面呈菱形,(101)面呈椭圆形,这些形状与各自晶面的对称性一致.通过蚀坑形貌在晶体横截面内观察到了小面生长核心区和熔质尾迹等缺陷,并分析了其成因.     

Nd:YAG/Cr4+:YAG键合棒的制作与激光性能

采用直接键合的方法将Nd:YAG激光棒与Cr4+:YAG调Q元件结合在一起,对Nd:YAG棒和Cr4+:YAG在键合前后的激光性能进行了实验比较.结果表明,键合技术能够有效地提高输出能量,压窄脉宽.     

掺质YAG晶体中的缺陷

本文报道了用化学腐蚀法对掺质浓度不同和掺质种类不同的YAG晶体样品进行的腐蚀,详细地观察了样品表面的腐蚀坑形貌,尤其是位错腐蚀坑的形貌和分布,测量了原生态和相应的退火样品上位错腐蚀坑的平均密度.在观测中发现,有些掺钕晶体样品上,位错腐蚀坑在中心区与边缘区的密集程度不同,有明显的分界.对此现象进行了探讨,认为出现在样品边缘区内的密集位错,除了来自于籽晶中以及来自于晶体从籽晶开始生长的起始处外,也由于熔体中出现在晶体周界处的自然对流与强迫对流边界层内的液流不稳,引起了生长界面边缘局部不稳而产生,环境气流起了相当的作用.     

Nd∶YAG激光晶体单程损耗的研究

本文对导致Nd∶YAG激光晶体单程损耗的原因进行了分析,并建立了一套精确测量Nd∶YAG激光晶体单程损耗系数的测试系统.选用了与以往测量损耗系数方法不同的测试思路.通过该系统可直接测量激光工作波长单次通过Nd∶YAG 晶体时所引起的光损耗.文中对测试物理过程及数学模型的建立进行了阐述,并分析了端面反射率对测试结果的影响;研究了各种生长缺陷对激光工作波长所造成的损耗;讨论了测试不同通光面晶体损耗的方法;并实现了计算机全过程的自动数据采集及处理.     

Nd:YVO4晶体a向生长研究

采用固-液两相混合,使NdO3、Y2O3和V2O5在近常温条件下初步合成Nd:YVO4多晶原料,降低固相合成反应温度,减少V2O5在多晶原料制备过程中的挥发.讨论了a方向Nd:YVO4单晶生长条件,采用提拉法,以(100)方向进行单晶生长,得到一系列掺杂浓度的Nd:YVO4单晶.     

Yb∶YAG晶体的生长缺陷及位错走向

用同步辐射透射白光形貌相和应力双折射法研究了沿<111>方向生长的Yb∶YAG晶体的生长缺陷、晶体中的位错起源和走向.Yb∶YAG晶体中的生长缺陷主要有:生长条纹、核心和位错等.晶体中的位错主要起源于籽晶、杂质粒子以及生长初期的晶种和固液界面处位错成核.位错的走向垂直于生长界面,符合能量最低原理.采用凸界面生长工艺可以有效的消除晶体中的位错.     

Yb：YAG晶体的生长缺陷及位错走向

用同步辐射透射白光形貌和应力双折射法研究了沿（111）方向生长的Yb:YAG晶体的生长缺陷、晶体中的位错起源和走向。Yb:YAG晶体中的生长缺陷主要有：生长条纹、核心和位错等。晶体中的位错主要起源于籽晶、杂质粒子以及生长初期的晶种和固液界面处位错成核。位错的走向垂直于生长界面,符合能量最低原理。采用凸界面生长工艺可以有效的消除晶体中的位错。     

Nd,Y:SrF2激光晶体的位错缺陷表征及分布研究

氟化物激光晶体Nd, Y∶SrF₂(NYSF)具有热导率高、发射光谱宽、发射截面适中等特点,在高功率激光技术领域具有重要应用。激光晶体中的位错是反映其晶格完整性的一类重要的微观晶体缺陷,对晶体材料的力学、光学性能具有重要影响。本文采用坩埚下降法制备了NYSF激光晶体,分析了腐蚀实验条件对位错蚀坑形貌的影响,获得了化学腐蚀法研究NYSF晶体位错缺陷的最佳腐蚀工艺,即浓度为4 mol/L的盐酸溶液作为腐蚀液,腐蚀温度为60℃、腐蚀时间为9～12 min;表征了位错腐蚀坑形态的演变过程,探讨了晶格原子排列对位错蚀坑形态的影响;利用化学腐蚀方法表征了位错缺陷在晶体中的分布规律,即轴向分布为从放肩到尾部先减少后增加,径向分布为从中心到边缘逐步增加;分析了晶体生长条件对位错缺陷形成的影响,提出了位错密度随坩埚下降速率的提高而升高的可能原因。     

Nd,Ce共掺YAG透明陶瓷的制备及其光谱性能研究

采用固相反应真空烧结法首次制备出Nd3+和Ce3+的掺杂浓度分别为1.0 at;和0.3 at;,Nd、Ce共掺YAG透明陶瓷,并对样品的相结构、显微结构、光学透过率和光谱性能进行了表征.结果表明,Nd3+和Ce3+都进入了YAG 晶格,样品的平均晶粒尺寸约为5 μm,1.5 mm样品的光学透过率除吸收带外基本都在75 at;以上.采用 467 nm 的激发源对样品Ce3+的5d能级进行激发,Ce3+通过对Nd3+的能量转移,实现了Nd3+的近红外发射,主荧光发射峰位于在1064 nm处,荧光寿命为256 μs.     

热交换法生长蓝宝石晶体的位错研究

本文用热交换法生长出a向,尺寸为φ150 mm×160 mm,重10 kg的低位错蓝宝石晶体,并采用化学腐蚀-金相显微镜法观测了(0001)晶面的位错形貌.结果显示:(0001)晶面的位错腐蚀坑呈三角形,分布较均匀和分散,图像清晰,平均位错密度较低,为2.1×103 Pits/cm2;热交换系统保温效果好,能独立控制熔体和晶体的温度梯度,温场起伏小,具有良好的稳定性和可控性,适合用来生长大直径低位错的蓝宝石晶体.     

温梯法生长76mm Ce:YAG闪烁晶体的研究

首次采用温度梯度法(TGT)成功生长了直径为76mm高光学质量的Ce:YAG高温闪烁晶体,采用ICP-AES测试了Ce离子在Ce:YAG晶体中的分凝系数约为0.082.在室温下,测试了原生态Ce:YAG晶体的吸收光谱和X射线激发发射光谱(XEL).吸收光谱显示了Ce3+离子的3个特征吸收带,对应的中心波长分别为223nm,340nm及460nm;XEL发射谱表明Ce:YAG的发射峰为550nm,能与硅光二极管有效地耦合.     

改善Nd:YVO4晶体光学均匀性的工艺研究

以浓度分布差小和退火后光学均匀性好为目的,通过改造温场,分阶段调整生长界面、搅拌速度、提拉速度、温度、时间等工艺参数,改善了Nd:YVO4激光晶体的光学质量和光学均匀性.     

TSTGT蓝宝石晶体位错腐蚀形貌分析

采用化学腐蚀-金相显微镜法,利用熔融的KOH对顶部籽晶温度梯度法(TSTGT)生长的直径320 mm的蓝宝石单晶中不同部位的晶片做了位错腐蚀形貌分析.研究表明,(0001)面的位错腐蚀坑呈三角形,腐蚀晶界具有延伸性.对比不同腐蚀时间、不同腐蚀温度和不同表面粗糙度下的腐蚀效果,发现使用KOH腐蚀剂在400℃腐蚀15min时,效果最好.表面粗糙度越小,位错图像越清晰.     

Bridgman法生长的PbWO4晶体的腐蚀观察

利用光学显微镜观察了Bridgman法生长的PbWO4晶体(001)晶面的腐蚀形貌,讨论了位错蚀坑的形态特征,分布规律以及与晶体结晶习性的关系,同时还观察了亚晶界的形态,初步探讨了位错与亚晶界的成因.     

低温燃烧法制备Nd:YGG纳米粉体

以柠檬酸为燃料,采用低温燃烧法制备了Nd:YGG纳米粉体,利用XRD、红外光谱、SEM及荧光光谱等测试方法对粉体的结构、形貌及荧光性能进行了表征.结果表明,锻烧温度为900℃时粉体已形成Nd:YGG纯相;Nd:YGG粉体平均粒径约为30nm;粉体的最强荧光发射峰位于1064.94tmt,是Nd3+的4F(3/2)→4I(11/2)能级跃迁导致的荧光发射.     

Yb:YAG闪烁晶体的UV发光特性

通过对不同掺杂浓度Yb:YAG晶体的透过光谱、激发光谱、发射光谱和衰减时间的测量,研究了Yb:YAG晶体的UV发光特性和发光机制.Yb:YAG晶体在紫外波段具有宽的激发带和发射带.最强的发射峰位于320～350nm波长范围,此即为Yb:YAG晶体的闪烁发光峰;次强的发射峰位于500nm附近.Yb:YAG晶体的UV发光衰减时间小于50ns.Yb:YAG晶体的UV发光行为是电子从Yb3+离子的4f壳层向配体O2-的满壳层的分子轨道迁移的结果,属于电荷迁移(CT)发光.     

石英晶体中的腐蚀隧道缺陷

石英晶体中的腐蚀隧道缺陷是晶体结构中位错的宏观表现.腐蚀隧道缺陷不仅影响石英加工过程,由于石英晶体元器件常处于冲击、振动、温度变化、辐射等的环境中,腐蚀隧道缺陷也大大影响元器件的性能,降低结构强度.本文对腐蚀隧道进行了比较系统的分析,提出了减少、抑制晶体中腐蚀隧道缺陷的技术手段.     

Nd:LuVO4晶体的生长及其性能研究

采用提拉(Czochralski)法生长了Nd:LuVO4晶体.利用液相反应法,以V2O5和NH4OH生成NH4VO3,Nd2O3、Lu2O3和HNO3生成Nd(NO3)3和Lu(NO3)3反应制备多晶料;所生长Nd0.01Lu0.99VO4晶体为16×20×21 mm3,质量超过40g.以X射线荧光分析仪测得其生长中各主要元素的分凝系数.其中Nd3+约为0.91,V3+和Lu3+接近1.还测定了其介电常数ε11=27.2,ε33=33.9(30℃,1kHz),以同步辐射X射线白光形貌术观察了其内部质量.