Nd3+:GdScO3晶体场能级及拟合分析

采用提拉法生长出了钕掺杂钪酸钆晶体(Nd³⁺:GdScO₃),通过低温吸收光谱和室温发射光谱,对其中Nd³⁺的实验能级进行分析指认,确定了Nd³⁺:GdScO₃的66个实验Stark能级,拟合了其自由离子参数和晶体场参数,拟合均方根误差为13.17 cm^-1.与Nd³⁺:YAP和Nd³⁺:YAG相比, Nd³⁺:GdScO₃的晶场强度较弱.弱的晶体场强度有可能是Nd³⁺:GdScO₃晶体具有优良激光特性的原因之一.本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.15702中访问获取.     

Nd3+:Gd3Sc2Al3O12 晶场能级及拟合

Nd³⁺ :GSAG是性能优良的942 nm激光晶体.用提拉法成功生长Nd³⁺ :GSAG单晶,研究其室温透射光谱,辨认位置高达29967 cm^-1的68个Nd³⁺晶场能级.对这些能级拟合了自由离子及晶场Hamilton参量,拟合标准偏差为16.7 cm^-1,表明实验与计算能级符合很好.获得的Hamilton参量可用于计算Nd³⁺ :GSAG中Nd³⁺的     

自准直法测GdTaO4晶体折射率

本文利用自准直法在473, 532, 632.8和1064 nm的激光波长上精确地测量出GdTaO₄晶体的折射率, 得到了Sellmeier方程, 并计算了在632 nm处光轴与折射率主轴n_z的夹角为21.75°, 进而得知GdTaO₄晶体是正光性双轴晶体.     

Ho3+:LiYF4晶体的中红外发光特性

用坩埚下降法制备了Ho3+离子掺杂的LiYF4单晶。测定了Ho3+:LiYF4晶体的偏振吸收光谱。应用Judd-Ofelt理论分别计算了Ho3+:LiYF4晶体中Ho3+离子的有效强度参数Ω2,4,6、能级跃迁振子强度fexp和fcal、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β、辐射寿命τrad等光谱参数。测定了样品在640 nm光激发下的红外发射光谱,观测到由Ho3+离子的5I6→5I7跃迁所致的2.8～3μm中红外发光,以及在1.2μm(5I6→5I8)和2.0μm(5I7→5I8)处较强的荧光。Ho3+:LiYF4单晶样品的吸收峰线宽较宽,计算得到1.2μm和2.0μm的峰值发射截面分别达到0.20×10-20cm2和0.51×10-20cm2,同时测定了1 191 nm(5I6→5I8)和2 059 nm(5I7→5I8)发射的荧光寿命。研究结果表明:Ho3+:LiYF4晶体在2.0～3μm波段的中红外激光器中有较大的应用前景。     

高浓度Er~(3+)掺杂Y_3Sc_2Ga_3O_(12)晶体的吸收光谱与晶体场模型研究

采用提拉法生长出了高浓度掺铒(35 at%)钇钪镓石榴石(Er:YSGG)激光晶体.测试了该晶体在340—1700 nm波段内的吸收光谱,对其中Er3+的实验能级进行了分析指认.用Er:YSGG的102个实验Stark能级,拟合了它的自由离子参数和晶体场参数,均方根误差(拟合精度)σ为10.34 cm-1.结果表明,参数化Stark能级的拟合结果与实验光谱符合得较好.将拟合得到的Er:YSGG实验结果与文献中已报道Er:YAG的自由离子参数和晶体场参数进行了比较.指出Er:YSGG具有较强的晶体场相互作用或许是其激光效率较高的主要原因之一.     

Er3+：GdVO4中Er3+离子的光谱参数计算和晶场中能级分裂的讨论

对Er³⁺：GdVO₄样品的光谱参数以及Er³⁺在晶场中能级的分裂情况进行了研究. 首先对样品进行了吸收光谱的测量，接着用Judd-Ofelt理论拟合出了Er³⁺在GdVO₄晶体中的强度参量Ω_t，并由此计算了跃迁的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面. 通过计算结果可以发现有较多能级之间的跃迁都有大于10^-6的振子强度和大于10^-18cm的积分发射截面，并且具有较高的荧光分支比，特别是²H_11/2→⁴I_15/2，⁴S_3/2→⁴I_15/2，⁴F_9/2→⁴I_15/2和⁴I_13/2→⁴I_15/2等几个强发光能级除了具有较大的振子强度和积分发射截面外还有很好的应用前景，因此也更加值得关注. 最后还利用群论讨论了Er³⁺离子在GdVO₄晶场中各能级的分裂情况并对各Stark子能级的J_z混杂情况进行了分析.     

自受激拉曼晶体Nd3+:SrMoO4的光谱性质研究

通过拉曼散射光谱，吸收光谱，荧光发射寿命和808 nm LD激发下的红外荧光光谱的实验测量，系统研究了Nd³⁺:SrMoO₄晶体的自受激拉曼光谱性质.分析指认了拉曼散射光谱中各拉曼峰所对应的晶格振动模式，得出了其SRS活性最强的声子频率约为898 cm^-1，对应于(MoO^2-₄)离子团的完全对称光学伸缩振动A_g模；通过J-O理论对晶体的吸收谱进行了全面的光谱参数计算，得出⁴F_3/2→⁴I_11/2跃迁的积分发射截面达0.57×10^-18 cm²，自发辐射概率为141.06 s^-1；同时，实验测得该跃迁的荧光发射寿命约为0.2 ms.最后，结合808 nm LD激发下的红外波段荧光光谱，论证了SrMoO₄晶体中Nd³⁺离子1068 nm发射通过拉曼频移获得1180 nm一级斯托克斯激光发射的可能性，为Nd³⁺:SrMoO₄晶体的自受激拉曼激光器研究提供了理论依据. 关键词： 3+离子')" href="#">d³⁺离子 4 晶体')" href="#">SrMoO₄ 晶体 自受激拉曼散射     

制备工艺对掺杂NaYF4:Er3+,Yb3+发光纳米晶的聚合物光波导放大器性能的影响

制备了NaYF₄：Er³⁺,Yb³⁺纳米晶,表征了纳米晶的形貌,通过物理掺杂的方式将纳米粒子掺杂到SU-8中作为光波导放大器的芯层材料,优化了波导放大器的尺寸,利用旋涂、刻蚀等工艺,在二氧化硅衬底上制备了光波导放大器。实验中用光漂白法和湿法刻蚀两种方法制备光波导放大器,分别给出了两种方法制备的器件的结构、工艺流程、光场模拟结果,并对两种方法制备的器件的放大特性进行了测试。测试结果表明,当980 nm波长的泵浦光功率为241 mW且1 550 nm波长的信号光功率为0.1 mW时,使用湿法刻蚀法制备的放大器得到2.7 dB的相对增益。当980 nm波长的泵浦光功率为235 mW且1 550 nm波长的信号光功率为0.1 mW时,使用光漂白法制备的放大器得到4.5 dB的相对增益。根据以上测试结果,分析了两种工艺对器件性能的影响。     

用Cr4+:YAG晶体实现Nd3+:YAG 0.946 μm激光被动调Q运转

以Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体,氙灯作为抽运源,实现了Nd3+:YAG晶体在0.946 μm波长处的调Q运转.激光脉冲宽度为38 ns,能量为1.7 mJ.     

纳米单斜相Gd2O3：Bi3+,Nd3+的燃烧法制备和近红外发光

采用甘氨酸作为燃料,制备了单斜相Gd₂O₃：Bi³⁺,Nd³⁺纳米发光材料。使用X射线粉末衍射仪和TEM对样品的结构和形貌进行了表征,并研究了制备条件对样品的可见及近红外激发和发射光谱、发光强度、荧光寿命等的影响。结果表明,体系中存在高效的Bi³⁺→Nd³⁺能量传递过程,当Bi³⁺和Nd³⁺的掺杂摩尔分数分别为6%和2%时,单斜相Gd₂O₃：Bi³⁺,Nd³⁺荧光粉可以获得最强的近红外光发射。与单掺Nd³⁺的样品相比,单斜相Gd₂O₃中掺杂Bi³⁺和Nd³⁺后,样品的近红外发光增强近20倍。     

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%.     

激光二极管端面连续抽运的Cr^4＋：Nd^3＋：YAG微片激光器输出特性研究

报道了腔长为1．1mm的激光二极管端面抽运的Cr^4 ：Nd^3 ：YAG自调Q微片激光器，连续抽运下获得了平均功率为5—18mW、重复频率为1—10kHz的稳定的调Q激光脉冲输出序列。并且对微片激光器的调Q输出激光的单脉冲特性参量、重复频率以及抽运阈值功率等进行了理论研究，计算结果和实验结果比较吻合。     

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．     

Nd~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性研究

以970 nm和808 nm半导体激光器作为抽运源,从光纤长度和抽运功率两个方面,探讨了Nd~(3+)/Yb~(3+)摩尔浓度比约为4:1的共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性.在970 nm抽运下,光纤光谱以Yb~(3+)离子的发光为主,但Yb~(3+)→Nd~(3+)能量传递会对光纤光谱(激光和受激放大自发辐射)产生调制作用,调制作用随970 nm抽运功率或光纤长度的增加而显著,甚至出现显著的双波长激光现象.尽管玻璃样品中Nd~(3+)→Yb~(3+)的能量传递效率ηNd→Yb高达64%,但在808 nm抽运下,激光峰始终在1053 nm附近产生,且与808 nm抽运功率大小和光纤长度无关.为解释这一现象,推导了考虑Nd~(3+)离子受激辐射的能量传递模型.从理论模型来看,Nd~(3+)→Yb~(3+)能量传递作用随Nd~(3+)离子受激辐射信号光强度的增加而迅速减弱,这与该光纤实际测试的荧光光谱随808 nm抽运功率的变化规律相符合.因此,当采用Nd~(3+)离子来敏化Yb~(3+)离子时,需要考虑Nd~(3+)离子的受激辐射对Nd~(3+)→Yb~(3+)能量传递的抑制作用.     

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。     

Experimental Study on Flashlamp Pumped Nd3+:KGd(WO4)2 Laser

The lasing properties of Nd:KGW crystal in free-running mode with different transmission of the output couplers are reported. The best results have been obtained with the output coupler of 24% transmission. The slope efficiency is 1.0% and the extrapolated energy threshold is 0.54 J. A comparative experiment of Nd:KGW and Nd:YAG laser crystals has been cavried out under identical experimental conditions in both free-running and Q-switched modes. The much higher efficiency and the lower threshold for Nd:KGW (Nd: 2.2 at. -%) compared to Nd:YAG (Nd: 1.1 at. -%) at 1.064 μm are demonstrated in both operation mode.     

小粒径同质/异质壳层结构NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒的近红外发光特性

采用共沉淀法制备了粒径小于5 nm的六方相NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒.纳米颗粒表面缺陷会使发光中心产生严重的淬灭,对其表面包覆适当厚度的壳层可以有效地减少发光淬灭,提高发光性能.对NaGdF_4:3%Nd~(3+)核心纳米颗粒分别进行同质和异质包覆并且通过调节核壳比制备了不同壳层厚度的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4和NaGdF_4:3%Nd~(3+)@Na YF4纳米颗粒,研究了不同的壳层厚度对核心纳米颗粒发光的影响,并对两种不同核壳结构纳米颗粒的发光性能进行了对比.在808 nm近红外光激发下,NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒发射出位于约866,893,1060 nm的近红外发射.与核心纳米颗粒相比,核壳结构的纳米颗粒的荧光强度增强,荧光寿命增长,并且随着壳厚的增加,荧光强度出现先增强后减弱、荧光寿命逐步增长的趋势.与相同条件下同质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4纳米颗粒相比,异质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaYF_4纳米颗粒光谱荧光强度增强,寿命增长.