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.     

Nd：GdVO4激光晶体的光谱性质和热学性质

用提拉法生长了Nd:GdVO4单晶，测量了其室温吸收谱和室温荧光谱，测量了其热扩散系数α和比热Cp,从而得到了其热导率λ。可以看到Nd：GdVO4晶体的吸收波长在808nm附近，与已经商品化的GaAlAs LD的发射波长能很好地匹配，从而增加了吸收效率，并且Nd：GdVO4晶体具有较高的热导率，有望在高功率的激光系统中获得应用。所以Nd：GdVO4晶体是理想的激光材料。     

无序Nd:CNGG晶体的生长及激光性能研究

本文报道了无序晶体Nd:CNGG的生长及其激光性能.采用提拉法成功生长了绿色、透明的大尺寸Nd:CNGG晶体.在He-Ne激光器照射下,未发现散射颗粒.在半导体激光器泵浦的条件下,我们研究了其1.06μm的连续激光输出性能.在8.56 W泵浦的情况下,得到1.52 W的激光输出.     

Nd:YbVO4晶体的拉曼光谱和荧光光谱研究

用群论的方法计算了Nd:YbVO4晶体的拉曼活性振动模数目,在室温下测得了其极化拉曼谱线,并指认了在不同几何配置下,各振动模式所对应的频率.同时,测得了室温下晶体的吸收谱,得到了中心波长为808 nm吸收峰的半高宽为12 nm,并在J-O理论的基础上计算了晶体的光学参数,其三个晶场参数分别为Ω2=6.88945×10-20 cm2、Ω4=4.13394×10-20 cm2、Ω6= 4.54503×10-20 cm2,并由此得到4F3/2能级的荧光寿命为178.69 μs,1062 nm处的荧光分支比为48.85;,积分发射截面为2.7867 10-18 cm2.分别在808 nm、940 nm激发下测得晶体室温发射谱,观察到了Nd→Yb以及Nd←Yb间的能量传递现象.     

Nd∶GdVO4激光晶体的光谱性质和热学性质

用提拉法生长了Nd∶GdVO4单晶,测量了其室温吸收谱和室温荧光谱,测量了其热扩散系数α和比热CP,从而得到了其热导率λ.可以看到Nd∶GdVO4晶体的吸收波长在808nm附近,与已经商品化的GaAlAs LD的发射波长能很好地匹配,从而增加了吸收效率,并且Nd∶GdVO4晶体具有较高的热导率,有望在高功率的激光系统中获得应用.所以Nd∶GdVO4晶体是理想的激光材料.     

Tm:YAG晶体的生长及吸收特性

采用提拉法生长出三种掺Tm3+浓度的Tm:YAG晶体.运用ICP-AEs测定Tm3+离子在Tm:YAG晶体中的分凝系数约为1.室温下测定了Tm:YAG晶体在190～900nm之间的吸收光谱及1000～4500cm-1范围内退火前后的红外吸收谱.测试结果表明,退火后3365cm-1处OH-1离子的吸收峰完全消失.说明在空气气氛下对Tm:YAG晶体进行退火处理改善了晶体的性能.     

Yb3+:YVO4晶体的生长及光谱性能研究

采用提拉法生长出光学质量优良的Yb3+:YVO4晶体,研究生长过程中工艺参数的控制.测得掺杂浓度为18.1;Yb3+:YVO4晶体中Yb3+离子的有效分凝系数Keff为0.96.测定了不同Yb3+离子掺杂浓度晶体的吸收光谱和荧光光谱,并分别计算了不同掺杂浓度下Yb3+:YVO4晶体的光谱参数.本文总结和解释了掺杂浓度影响其性能的规律,讨论了Yb3+:YVO4晶体作为激光晶体的优点.     

GdVO4晶体的生长及其性能研究

采用提拉法沿a轴和c轴生长出无色透明的GdVO4单晶,质量均超过50g.用X射线荧光分析法测得两个主要元素Gd和V的分凝系数都接近1.室温下测量了GdVO4晶体的X射线粉末衍射图,确定所获GdVO4晶体属于四方晶系,D194h-I41/amd空间群.通过晶体的锥光干涉图确定GdVO4晶体为单轴晶,光轴方向平行于c轴且光学均匀性比较好.利用高分辨X射线衍射仪测量GdVO4晶体的摇摆曲线,结果表明生长的GdVO4晶体的晶格完整性较好.通过浮力法测得其室温下密度为5.478g/cm3.透过波谱表明透过波长大于340nm.     

Nd:LuVO4晶体的红外、拉曼光谱和热学特性

利用商群对称分析法分析了Nd:LuVO4晶体的晶格振动模分类,测量了Nd:LuVO4晶体的红外光谱和拉曼光谱,从测定的谱线中指认了该晶体的振动模,理论与实验符合良好.测量了Nd:LuVO4晶体的热膨胀系数,a向、b向和c向的热膨胀系数分别为 1.7×10-7/K 、1.5×10-7/K和9.1×10-7/K.测量了比热,其值约为0.48J/g·K.测量了热传导率,其值沿<100>方向为6.2W/m·K,沿<001>方向为7.9W/m·K.这些参数显示该晶体是一种热学性能优良的激光晶体.     

Nd：YVO4晶体α向生长研究

采用固-液两相混合，使Nd2o3、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α方向V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。     

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.     

Nd:GdVO_4热常数的测量和激光性能研究

中频感应加热提拉法生长了低钕掺杂的GdVO_4晶体,用机械分析仪来测量Nd:GdVO_4晶体的热膨胀系数,沿c方向的热膨胀系数为7.42×10~(-6)/K,而沿α方向的热膨胀系数只有1.05×10~(-6)/K,比同比Nd_(0.0045)Y_(0.9946)VO_4晶体样品测量结果小。差示扫描热计法测量了Nd:GdVO_4晶体的比热,298K时为0.52J/g·K。首次用激光脉冲法测量了Nd:GdVO_4晶体的室温热导率。实验表明,Nd:GdVO_4晶体沿<001>方向的热导率数值达11.4W/m·K,比Nd:YAG晶体高(测得10.7W/m·K),其<100>方向的热导率为10.1W/m·K。激光实验显示在较高功率泵浦激光输出上Nd:GdVO_4晶体具有比Nd:YVO_4晶体更加优良的性能。     

Nd∶NaY(WO4)2激光晶体生长

采用提拉法生长出了四方晶系白钨矿结构的Nd:NaY(WO4)2(简称Nd∶NYW)激光晶体,尺寸为20mm×30mm.通过TG-DTA差热分析得到晶体的熔点为1211℃,从XRD分析得到晶胞参数为a=b=0.5212nm ,c=1.1268nm ,晶胞体积V=0.3062nm3.讨论了Nd∶NYW晶体的生长工艺,给出了晶体生长的最佳工艺参数.通过比较Nd∶NaBi(WO4)2(简称Nd∶NBW)和Nd:NYW的XRD、红外光谱和拉曼光谱测试结果,认为二者结构基本相同,为四方晶系白钨矿结构、I(4)空间群.     

Growth of Nd:GdVO4 Single Crystal and its Laser Output at 1062 nm,1342 nm

A new liquid‐phase method synthesizing Nd:GdVO₄ polycrystalline materials was introduced. High optical quality Nd:GdVO₄ single crystals have been successfully grown by the Czochralski method. The effective segregation coefficients of Nd ion in Nd:GdVO₄ crystal have been measured and discussed. Laser outputs at 1.06 μm and at 1.34 μm were achieved when Nd:GdVO₄ crystal samples of 0.52 at% Nd concentration were pumped by a high‐power LD. A maximum output of 14.5 W at 1.06 μm has been obtained when the pump power is to 26 W, giving the slope efficiency of 63%. It is reported the first time that up to 4.64 W power laser at 1.34 μm has been achieved with optical conversion efficiency of 31.4% and slope efficiency of 32.9%.     

Thermal properties of a Nd:LuVO4 crystal

A Nd‐doped lutetium orthovanadate Nd:LuVO₄ crystal has been grown using a modified Czochralski method. The thermal properties of this crystal have been studied by measuring the thermal expansion, specific heat and thermal diffusivity. The thermal expansion coefficients are α₁₁ = 1.7 × 10^‐6, α₂₂ = 1.5 × 10^‐6 and α₃₃ = 9.1 × 10^‐6/K in the temperature range of 298–573 K along the three respective crystallographic axes. The specific heat is almost linear and increases from 0.442 to 0.498 Jg^‐1K^‐1 in the measured temperature range. The thermal diffusivity is anisotropic and decreases with increasing temperature from 295 to 548 K. At room temperature the calculated thermal conductivities κ₁₁ and κ₃₃ are 7.96 and 9.77 Wm^‐1K^‐1, respectively. These thermal parameters of Nd:LuVO₄ crystal have indicated that it is an excellent candidate laser material. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

新型高效激光物质-Nd:YGdVO4混晶

液相法合成了GdVO4和YVO4多晶料,提拉法成功生长了低浓度掺钕的不同钆钇比YGdVO4混晶.X射线荧光分析法分析了晶体组分.吸收谱和透射谱显示,Nd:YGdVO4具有更大的吸收半宽.不同Gd/Y浓度比的晶体激光性能有所不同,最大1.06μm激光输出达到7W,同时晶体在1.34μm 的激光输出超过了3W.Nd:YGdVO4混晶是一种新的具有潜力的激光晶体.     

Thermal and Laser Properties of Nd:YVO4 Crystal

Nd:YVO₄ crystal has been grown by Czochralski method. The data of thermal expansion and specific heat have been measured. The thermal expansion coefficients along a- and c-axis are a₁ = 2.2 x 10^-6 /K, and a₃ = 8.4 x 10^-6 /K respectively. The specific heat is 24.6 cal/mol x K at 330 K. The large anisotropy along c- and a-axis of thermal expansion coefficients is explained by the structure of YVO₄ crystal. 921 mW output laser at 1.06 mikrom has been obtained with a 3 mm x 3 mm x 1mm crystal sample when pumped by 1840 mW cw laser diode, and the slope efficiency is 55.5%.     

Nd:GGG晶体生长与开裂研究

本文采用提拉法(CZ)生长了Nd:GGG晶体,并从理论上讨论了包裹物、提拉速度、晶体转速和降温速率等因素对晶体开裂的影响,最后给出了生长元开裂Nd:GGG晶体的最佳工艺参数:径向温度梯度越小越好,纵向温度梯度在0.5℃/mm,提拉速度2～4mm/h,晶体转速20～40r/min,降温速率不超过20℃/h.通过设计合理而稳定的温场、选择最佳工艺参数及退火处理等方法,较好地解决了Nd:GGG晶体开裂问题.