Tm,Ho双掺杂YVO_4晶体中Tm对Ho敏化发光现象

报道了对Tm ,Ho双掺YVO4 晶体光谱性能的测量结果 ,包括用UV 3 65型分光光度计测出单掺Tm∶YVO4 及Ho∶YVO4 吸收谱以及双掺Tm∶Ho∶YVO4 的吸收谱 ;用Ar离子激光器 4 88nm ,LD激光器激发测量样品荧光光谱 ;用J O理论进行光谱参数计算及对能级结构进行分析 ;研究了在λ=80 5nm的激光二极管激发下Tm对Ho的敏化发光过程。发现与YAG ,YLF为基质的Tm ,Ho双掺材料相比 ,该材料中的Tm3 + 离子具有大而均匀的吸收宽度 (～ 2 6nm) ,大的峰位吸收截面和积分吸收截面 (～ 1 4× 1 0 -2 0 cm2 和 2 74 5× 1 0 -2 0cm) ,能量转换效率高 (可达 87% ) ,且泵浦阈值低 (～ 1 5mW )。表明了YVO4 晶体中Tm能有效地敏化Ho,并产生 2 μm的发射。文中对发射强度与泵浦功率及Tm ,Ho之间掺杂浓度的关系进行了初步的分析与讨论。光谱的观察结果表明∶在实现LD泵浦 ,全固体化 ,小型 ,高效的 ,2 μm激光振荡的探索中 ,Tm∶Ho∶YVO4 晶体将是一种很有实际应用潜力的材料。     

Tm,Ho双掺杂YVO4晶体中Tm对HO敏化发光现象

摘要报道了对Tm,Ho双掺YVO4晶体光谱性能的测量结果,包括用UV-365型分光光度计测出单掺TmYVO4及HoYVO4吸收谱以及双掺TmHoYVO4的吸收谱;用Ar离子激光器488nm,LD激光器激发测量样品荧光光谱;用J-O理论进行光谱参数计算及对能级结构进行分析;研究了在λ=805nm的激光二极管激发下Tm对Ho的敏化发光过程。发现与YAG,YLF为基质的Tm,Ho双掺材料相比,该材料中的Tm3+离子具有大而均匀的吸收宽度(～26nm),大的峰位吸收截面和积分吸收截面(～1.4×10-20cm2和274.5×10-20 cm),能量转换效率高(可达87％),且泵浦阈值低(～15mW)。表明了YVO4晶体中Tm能有效地敏化Ho,并产生2μm的发射。文中对发射强度与泵浦功率及Tm,Ho之间掺杂浓度的关系进行了初步的分析与讨论。光谱的观察结果表明在实现LD泵浦,全固体化,小型,高效的,2μm激光振荡的探索中,TmHoYVO4晶体将是一种很有实际应用潜力的材料。     

Tm∶YVO4晶体中Tm3+的发光研究

测量了Tm∶YVO4 晶体的吸收光谱 ,以 34 6nm、36 3nm(1D2 )、475nm(1G4 )、6 98nm (3 F2 ,3 F3 )和 80 1nm(3 H4 )光激发时的发射光谱 ,以及位于 45 4nm (1D2 → 3 F4 )、475nm (1G4 → 3 H6)、6 46nm (1G4 → 3 F4 )、80 6nm(3 H4 →3 H6)的荧光谱线的激发光谱 ,对测量的结果进行了详细分析 ,解释了离子能级间的跃迁过程。提出了Tm∶YVO4 晶体基质与Tm3 + 之间的能量交换的概念和新的跃迁通道 ,证实了存在1D2 +3 H6→1G4 +3 F4 以及1G4 +3 H6→3 H4 +3 H5的能量传递过程 ,还可能存在交叉弛豫过程 1G4 +3 H6→3 F2 +3 F4 。这些过程使得Tm∶YVO4 晶体难以实现1D2 能级上转换发光 (4 5 4nm左右 ) ,但 475nm的上转换发光 (1G4 →3 H6)较强 ,3 F4 能级是潜在红外激光发射能级。     

Tm：YVO4晶体中Tm^3＋的发光研究

测量了Tm:YVO4晶体的吸收光谱,以346nm,363nm(^1D2),475nm(^1G4),698nm(^3F2,^3F3)和801nm(^3H4)光激发时的发射光谱,以及位于454nm(^1D2→^3F4),475nm(^1G4→^3H6),646nm(^1G4→^3F4),806nm(^3H4→^3H6)的荧光谱线的激发光谱,对测量的结果进行了详细分析,解释了离子能级间的跃迁过程,提出了Tm:YVO4晶体基质与Tm^3 之间的能量交换的概念和新的跃迁通道,证实了存在^1D2 ^3H6→^1G4 ^3F4以及^1G4 ^3H6→^3H4 ^3H5的能量传递过程,还可能存在交叉弛豫过程^1G4 ^H6→^3F2 ^3F4. 这些过程使得Tm:YVO4晶体难以实现^1D2能级上转换发光（454nm左右）,但475nm的上转换发光（^1G4→^3H6)较强,^3F4能级是潜在红外激光发射能级。     

（Tm,Ho）：YLF晶体激光器的实验研究

报道了一台连续792nmTi:Al2O3激光器纵向抽运的（Tm,Ho):YLF微片激光器。在室温条件下，当抽运功率为680mW时，激光器在2．06μm波长的输出功率达到90mW。激光器阈值为380mW，光光转换效率为13％，斜率效率为26%.     

Tb，Tm：YVO4晶体的激光性能分析

Tm：YVO4和Tb，Tm：YVO4晶体中激活离子之间或激活离子与敏化离子间的交叉弛豫、与无辐射跃迁及激光上能级的辐射跃迁的几率是相近的，对这种双掺离子晶体的激光阈值理论估算式中必须同时考虑离子间交叉弛豫。从激活离子能级跃迁速率方程和激光、抽运光传输方程推导出端面抽运的包含交叉弛豫几率等光学参量的激光阈值的理论估算式。用这些方程讨论了Tm：YVO4和Tb，Tm：YVO4的1．5μm和1．9μm波长的激光性能，并论述了Tb3 离子的作用。结果表明。Tb3 离子的的掺入，增加1．5μm波段激光的强度，降低阈值能量，但对1.9μm波长激光有负面作用。     

能量传递上转换对Tm，Ho:YLF激光器阈值的影响

根据激光二极管纵向抽运Tm，Ho：YLF激光器的能级跃迁和能量传递过程，在考虑能量传递上转换的情况下，建立了准三能级阈值速率方程，得出了激光器阈值的解析解.给出了阈值与激光器设计参数的关系，并分析了能量传递上转换对激光器设计参数的依赖关系.实验上得到了不同输出耦合透过率下的激光阈值，验证了理论的合理性. 关键词： 二极管抽运 Tm Ho：YLF晶体 能量传递上转换 速率方程 阈值     

端面抽运Tm，Ho：YLF激光器双稳特性的理论分析与实验研究

报道了波长为792nm激光二极管端面抽运Tm,Ho：YLF连续激光器的双稳输出特性.在考虑能量传递上转换和基态对2μm激光重吸收的前提下,建立了Tm,Ho：YLF双稳激光器准三能级速率方程理论模型.通过对Tm,Ho：YLF激光器速率方程的求解,理论预见了Tm,Ho：YLF激光器双稳输出的特性,并分析了其产生的机理.进行了激光二极管端面抽运Tm,Ho：YLF激光器双稳输出的实验研究,当激光晶体温度为253K时,双稳区的宽度可达1.6W,跃变点输出功率的跃变量可达82.5mW.通过对比发现理论结果与实验结果比 关键词： 端面抽运 Tm Ho：YLF晶体 连续输出 光学双稳     

光纤耦合二极管端泵2μm CW双掺Tm,Ho∶GdVO_4激光器

同YLF和YAG基质相比,在TmHo∶GdVO4晶体中Tm3+离子在800nm附近有非常强的和宽的吸收带,所以该晶体非常适合商品化的GaAlAs激光二极管泵浦.在液氮制冷晶体条件下,利用光纤耦合激光二极管及消色差光学耦合系统端面泵浦双掺5%Tm,0.5%Ho∶GdVO4晶体,在泵浦功率14W、泵浦波长794nm时,实现了2.048μm激光输出,连续运转输出功率3.6W,相应的光光转换效率为25.7%,斜率效率26.6%.相对于吸收的泵浦功率,光光转换效率为35%.由于Tm3+离子间的交叉弛豫效应,泵浦量子效率达到1.3.     

能量传递上转换对Tm，Ho：YLF调Q激光器上能级寿命的影响

根据激光二极管纵向抽运Tm,Ho：YLF激光器的能级跃迁和能量传递过程，在考虑能量传递上转换(ETU)的情况下，建立了Tm,Ho：YLF主动调Q激光器的准三能级速率方程，得出了激光单脉冲能量的解析表达式.在理论上指出，能量传递上转换不但减小了输出单脉冲能量，而且严重减小了激光上能级寿命.实验上给出了在固定抽运功率下，单脉冲能量随重复频率的变化关系，验证了理论所指出的能量传递上转换减小了激光上能级寿命. 关键词： 二极管抽运 Tm Ho：YLF晶体 能量传递上转换 速率方程     

The Spectroscopic Properties of Tm and Ho Co-doped YVO4 Crystal

In this paper, the measured results of spectroscopic properties for Tm, Ho co-doped YVO4 crystals are reported. The absorption spectra, fluorescence spectra and calculated spectroscopic parameters are given. The processes of sensitized luminescence of Ho3+ by Tm3+ with 805 nm LD pumping were investigated. It was found that Tm3+ ion in YVO4 has a larger uniform absorption width (～26 nm) and a larger peak and integreted cross-section of absorption at 800nm (～1.4×10-20 cm2 and 246×10-20 cm) than that in YAG and YLF. The high energy transfer efficiency from Tm3+ to Ho3+ (up to 87%) and low pumping threshold (15 mW) show that Tm3+ can efficiently sensitize Ho3+ in YVO4 crystal. The dependence of ～2 μm emission for Ho3+ on the Tm, Ho doping concentrations was preliminarily analyzed and discussed.     

氟化物玻璃中Tm^3＋离子敏化Ho^3＋离子的红外发光性质

研究了氟化物玻璃中Ｔｍ＾３＋和Ｈｏ＾３＋离子的红外吸收光谱性质，用钛宝石激光器作为激发源，研究了Ｔｍ＾３＋离子的交叉弛豫过程和Ｔｍ＾３＋敏化Ｈｏ＾３＋２μｍ的红外发射光谱。研究结果表明，只有发Ｔｍ＾３＋离子浓度较高（～２ｗｔ％）时，才能发生较强的交叉弛豫进行，随Ｍｏ＾３＋离子浓度的增加，２μｍ的发光强度增大，当激发光波长为８１３ｎｍ时，２μｍ的发光强度最大。     

The Spectroscopic Properties of Tm and Ho Co-doped YVO_4 Crystal

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＴｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅＹＶＯ4ｃｒｙｓｔａｌｃａｎｂｅｔｒａｃｅｄｂａｃｋｔｏ 1 970′ｓ.Ｈｏｗｅｖｅｒｄｕｅｔｏｉｔｓｐｏｏｒｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ,ｉｔｈａｓｎｏｔｂｅｅｎｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓａｇｏｏｄｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｆｌａｓｈｌａｍｐ ｐｕｍｐｅｄｌａｓｅｒｓｙｓｔｅｍ .Ｌａｔｅｌｙ ,ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＬＤｌａｓｅｒａｎｄｎａｒｒｏｗｂａｎｄＬＤ ｐｕｍｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｉｍｅｄａｔｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐ…     

Tm3+:Ho3+共掺石英光纤激光器的实验研究

用铥钬共掺石英光纤,在钛宝石激光泵浦下,获得了波长为1870 nm、最大功率为240 mW的单模激光输出,斜率效率接近31％这是目前用该类光纤获得的最高转换效率研究了输出激光功率、输出光谱随泵浦功率、激活光纤长度的变化关系,并对相应结果进行了分析     

共掺杂的二氧化锆纳米材料中Yb3+和Tm3+上转换发光

用共沉淀法制备了二氧化锆掺Yb3 和 0 2 (0 4 ,1)mol%Tm3 的纳米材料 ;用发射波长为 980nm的激光激发样品 ,测量了掺 0 2mol%Tm3 的纳米材料在不同退火温度下的上转换光谱 ;测量了在相同退火温度、不同泵浦电流下的上转换发射光谱 ;并研究了蓝色上转换发射的过程。     

Yb~(3+)/Tm~(3+)共掺的硅酸盐玻璃上转换发光性能

采用高温熔融法制备了掺杂不同比例Yb~(3+)和Tm~(3+)的硅酸盐玻璃。吸收光谱表明,Yb~(3+)和Tm~(3+)在300~1 100 nm的吸收过程彼此不干扰。研究了玻璃样品在980 nm LD泵浦下的上转换发光行为,结果表明:Yb~(3+)/Tm~(3+)在477 nm(1G4→3H6)发射强烈的上转换蓝光,在654 nm(1G4→3F4)发射较弱的红光,在795 nm(3H4→3H6)发射微弱的红外光。提高Yb~(3+)的比例均能够提高477 nm蓝光、654 nm红光和795 nm红外光的发射强度。研究分析了上转换发光强度与激光器泵浦功率之间的关系,结果表明上转换蓝光和红光发射均为三个光子过程,红外光发射为两个光子过程。分析了Yb~(3+)、Tm~(3+)在硅酸盐玻璃中上转换发光的机制。     

Spectroscopy of YVO4:Ho3+ crystals

Crystals of YVO₄:Ho were grown by the Czochralski method. The structure of the low-energy levels of Ho³⁺ has been estimated experimentally. Intensity parameters, radiative lifetimes, and branching ratios have been calculated in the framework of the Judd–Ofelt theory. The influence of temperature on luminescence lifetimes has been investigated. The calculated nonradiative transition rate was compared with the energy-gap law. The potential laser gain for the ⁵ I ₇–⁵ I ₈ transition has been estimated. Received: 27 June 2001 / Final version: 10 December 2001 / Published online: 7 February 2002