Nd3+掺杂GdTaO4的吸收光谱分析和晶场计算

采用提拉法生长出了钕掺杂钽酸钆重闪烁单斜激光晶体(Nd³⁺:GdTaO₄). 分别测试了该晶体a向、b向和c向的吸收光谱(波段为260-2000 nm), 对其中Nd³⁺ 的实验能级进行了分析指认. 确定了Nd³⁺:GdTaO₄的102个实验Stark能级, 拟合了其自由离子参数和晶体场参数, 均方根误差(拟合精度) σ 为12.66 cm^-1. 并将拟合得到的Nd³⁺:GdTaO₄实验结果与文献中已报道的Nd³⁺:Gd_xLu_1-xTaO₄ (x=0.85)的自由离子参数和晶体场参数进行了比较. 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.     

M’型GdTaO4电子结构的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的赝势平面波方法计算了M’型GdTaO₄的电子结构.结果表明：M’型GdTaO₄价带顶主要由O-2p电子构成,导带底由Ta-5d的e轨道电子构成;当U_eff=8 eV时,自旋向上和自旋向下的Gd-4f电子分别局域于价带顶以下627 eV和导带底以上301 eV处;计算得到M’型GdTaO₄的折射率为224,与应用半经验的Gladstone-Dale关系得到的结果符合得很好. 关键词： M’型钽酸钆 第一性原理计算 能带 态密度     

高压下BaF2光学性质的模拟计算

探寻新的冲击窗口材料是高压科学领域中的一个重要课题.为此,在100 GPa范围内,通过第一性原理方法计算了BaF₂晶体的吸收谱以及在532 nm处的折射率.结果表明:1)压力和结构相变因素不会引起BaF₂晶体在可见光区域出现光吸收;氟和钡空位点缺陷的存在将使得BaF₂吸收谱的吸收边红移,但这些红移行为不会导致该材料在可见光区域内出现光吸收的现象,由此可以初步推测,BaF₂晶体有成为冲击窗口材料的可能. 2) BaF₂的折射率在其三个结构相区都随压力的增大而增大,并且BaF₂的高压相变也使得其折射率升高;钡空位点缺陷的存在将导致其折射率减小,而氟空位点缺陷却引起其折射率增加.     

光位移法测定蓝宝石高温折射率及理论研究

根据惠更斯原理搭建了一台可分别测量晶体折射率各向异性的实验装置，并在室温至1200℃的温度范围内采用光位移法间接测定了蓝宝石在445 nm波长下的寻常光折射率n_o和非寻常光折射率n_e，计算得到相应的热光系数为1.5793×10^-4 K^-1和1.5517×10^-4 K^-1。此外，基于第一性原理计算了蓝宝石的折射率等光学参数，相应的折射率变化规律与实验相近。实验与计算的结合验证了蓝宝石高温折射率数据的可靠性，为蓝宝石材料的开发应用和相关器件的性能优化设计提供了有效参考。     

YbVO4晶体的受激拉曼散射

采用腔外单次通过方式,研究了一种新型晶体YbVO₄的受激拉曼散射.当抽运激光为532 nm皮秒脉冲时获得了3级斯托克斯线(558.47 nm, 587.92 nm, 620.67 nm)和1级反斯托克斯线(507.58 nm),测得YbVO₄晶体1级斯托克斯受激拉曼散射的稳态增益系数为17.8±0.2 cm/GW,受激拉曼散射的整体转换效率达到37%.实现了YbVO₄晶体对355 nm皮秒激光的受激拉曼散射,观察到1级斯托克斯线(366.1 关键词： 受激拉曼散射 稳态增益系数 转换效率 4晶体')" href="#">YbVO₄晶体     

CaWO4晶体中F型色心电子结构的研究

运用相对论的密度泛函离散变分法(DV-Xα)研究了CaWO₄晶体中F型色心的电子结构. 计算结果表明，F和F⁺心在禁带中引入了新的施主能级；分析了晶体内可能存在的光学跃迁模式，并通过过渡态的方法计算了F，F⁺心跃迁到导带底的能量分别为1.92eV和2.42eV. 因此，从理论上推断了F和F⁺心在CaWO₄晶体中可能引起650nm和515nm的吸收，由此说明CaWO₄晶体中650nm和515nm吸收带起源于晶体中的F和F⁺心. 关键词： 4晶体')" href="#">CaWO₄晶体 +心')" href="#">F和F⁺心 DV-Xα     

掺Bi钨酸镉单晶体发光特性的研究

用坩埚下降法(Bridgman)生长出了Bi离子掺杂的CdWO₄单晶.测定了晶体不同部位的吸收光谱、发射光谱和X射线电子能谱(XPS).Bi离子的掺入引起CdWO₄晶体的吸收边从345 nm红移到399 nm.在311 nm, 373 nm,808 nm和980 nm光的激发下,分别观测到中心波长为470 nm,528 nm,1078 nm和较弱的1504 nm四个不同发射带.Bi:CdWO₄单晶的XPS谱分别与Bi₂ 关键词： Bi离子 荧光光谱 X射线电子能谱 4单晶')" href="#">CdWO₄单晶     

含铅空位的PbWO4晶体光学性质及其偏振特性的研究

利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似，计算了含铅空位的PbWO₄（PWO）晶 体的电 子结构，模拟计算了复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性. 比较含铅空位的PWO晶 体与完整的PWO晶体的吸收光谱及其偏振特性，得到与铅空位相关的吸收光谱及其偏振特性 ，计算结果与实验结果基本相符. 计算得到的含铅空位的PWO晶体的光学偏振特性反映了PWO 晶体的结构对称性. 计算结果表明PWO晶体中350，420，550和680 nm的吸收带的出现与PWO 晶体中铅空位的存在直接相关. 关键词： 4晶体')" href="#">PbWO₄晶体 电子结构 光学性质 铅空位     

新型激光晶体Yb:KY(WO4)2的结构与光谱

采用顶部籽晶提拉法，以K₂W₂O₇为助溶剂，生长了Yb:KY(WO₄)₂新型激光晶体.经热重-差热分析，确定晶体熔点为1045℃，相变温度为1010℃.X射线粉末衍射测试，验证所生长的晶体为β-Yb:KY(WO₄)₂.晶体结构分析确定Yb:KY(WO₄)₂晶体由WO₆八面体连接而成，WO₆八面体是由双氧桥(WOOW)及单氧桥(WOW)构成.晶体粉末样品室温下的红外及拉曼光谱测试，确定WO₆原子基团、双氧桥及单氧桥的振动频率.晶体的吸收峰位于940nm，980nm，发射峰位于989nm—1030nm. 关键词： 晶体结构 光谱 晶体生长     

LiNbO3晶体中光伏亮孤子实验研究

从理论上分析了具有不同Glass常数的背景光在晶体折射率空间分布相对变化中的作用,得到了折射率改变为负的晶体中形成亮、暗光伏孤子的条件. 以此为基础,用532nm的e光作信号光、488nm的o光作背景光并不断变化背景光和信号光的功率,首次在实验上观察到了LiNbO₃∶Fe晶体中亮光伏孤子的形成. 关键词： 亮光伏孤子 自散焦 自聚焦 光生伏打效应     

反应物分子初始振动激发对H+CH~+→C~++H_2反应的影响

在CH_2~+体系的电子基态势能面上运用准经典轨线方法,研究了当碰撞能E=500 me V时,反应物分子的振动激发对H(~2S)+CH~+(X~1Σ~+)→C+(~2P)+H_2(X1_gΣ~+)反应的反应概率、反应截面和立体动力学性质的影响.分别计算了两矢量相关k-j′的P(θ_r)分布,三矢量相关k-k′-j′的P(φr)分布以及反应产物的四个极化微分截面.结果表明,产物分子转动角动量不仅在Y轴方向有取向效应,还定于Y轴的正方向.并且发现,随着振动量子数的增加,对反应体系产物分布的影响就越明显.     

不同核轴取向的O2的高次谐波

分子的高次谐波是强场超快物理的重要研究课题. 采用建立在形式散射理论基础上的频域方法计算了O₂在线偏振激光场下的高次谐波, 探讨了核轴被准直在与激光传输方向垂直的平面内时, 高次谐波随核轴与光电场偏振方向所成夹角θ₀的依赖关系. 结果表明: 各次谐波都是在θ₀约为45°时强度最大, 并有较宽的峰值宽度; 当偏离此角度, 高次谐波的强度变小; 到达平行或垂直取向时, 降到最低. 分析表明, 这是由于高次谐波的强度取决于分子基态的电子在动量空间中的电场方向的布居. 针对核轴被准直在激光传输方向与电场偏振方向所确定的平面内的情况, 计算了高次谐波随θ₀的依赖关系, 结果与前一种情况基本相同. 分析发现, 当核轴被准直固定后, 分子绕核轴旋转的角度ψ没有固定, 所以最后的高次谐波强度需要对不同的ψ 时的高次谐波的贡献求和平均. 平均后相当于波函数相对于核轴旋转对称, 从而导致O₂的高次谐波仅与θ₀有关, 而与核轴被准直在哪个面上无关.     

周期极化KTiOPO4晶体和频单块非平面环形腔激光产生连续单频589nm黄光

单次通过周期极化KTiOPO₄晶体和频单块非平面环形腔1064 nm与1319 nm激光产生连续单频589 nm黄光. 通过琼斯矩阵模拟计算对单块非平面Nd:YAG晶体参数进行了优化设计, 实验获得1080 mW和580 mW的连续单频1064 nm和1319 nm激光输出. 两束激光单次通过周期极化KTiOPO₄晶体和频产生14.8 mW, M²=1.14的589 nm黄光, 相应的和频效率为0.9%. 研究了周期极化KTiOPO₄温度对和频效率的影响, 得到其温度接收带宽为1.5℃. 通过改变1064 nm Nd:YAG晶体的温度可实现589 nm黄光波长精确对应钠原子D_2a吸收谱线, 调谐精度达到0.164 pm.     

基于液晶/聚合物光栅的高转化效率有机半导体激光器

采用有机半导体发光材料聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]作为增益介质,低官能度光敏单体制备的液晶/聚合物光栅作为外部反馈谐振腔,制备出参数可独立控制的分离式结构的有机半导体激光器.液晶/聚合物光栅中液晶分子的取向影响光栅折射率调制量,从而影响光栅的反馈能力,最终影响激光器出射激光的性能.通过研究发现决定液晶分子取向的主要有两种与光栅周期有关的作用力,利用这一原理制备不同周期的光栅,光栅周期小于450 nm时,相分离出的液晶分子取向由光栅矢量方向变为光栅沟槽方向,此时光栅的折射率调制量增加,光反馈能力增强.采用周期为395 nm的液晶/聚合物光栅制备二级布拉格散射的有机半导体激光器,相较于大周期光栅(593 nm)制备的激光器,激光阈值由0.70μJ/pulse降低至0.18μJ/pulse,转化效率由2.5%提高到6.4%,且出射激光垂直于基板表面发射,有利于后续的处理及应用.     

倾斜沙漏流与颗粒休止角研究

本文发现在测量误差内颗粒物质的下列三个临界角度相等: 1)从直径为D的倾斜孔洞流出的Beverloo颗粒流的流量开始停止的临界倾角θ_c 向大孔径极限线性外推θ_c∞≡θ_c(D→∞) 的补角θ_s∞= 180°-θ_c∞;2) 从靠近堆顶的点源向光滑底板缓慢下落颗粒形成的圆锥形堆的休止角θ_r; 3) 直接剪切矩形颗粒固体测得的库仑内摩擦角φ. 该结果倾向支持倾斜孔洞和颗粒堆自由表面的固-液转变与颗粒固体内部的库仑屈服均来自材料的同一临界性质. 由于三种情况样品的内部应力和变形等都是目前还远不能定量分析的复杂非均匀分布, 我们仅从定性角度对此给出一些讨论.     

Efficient broadband second-harmonic generation by dispersive achromatic nonlinear conversion using only prisms

Using a lossless dispersive apparatus consisting of six prisms, optimized to match a second-harmonic crystal phase-matching angle versus wavelength to second order, we efficiently doubled tunable fundamental light near 660 nm over a range of 80 nm, using a 4-mm-long type I beta -barium borate crystal without tuning the crystal angle. Another set of six prisms after the crystal realigned the propagation directions of the various second-harmonic frequencies to be collinear to within 1/4 spot diameter in position and 200microrad in angle. The measured conversion efficiency of a 40-mJ, 5-ns fundamental pulse was 10%.     

入射角对偏光棱镜光强透射比的影响分析

标志激光偏光棱镜设计好坏的一个重要指标是棱镜的光强透射比,研究棱镜的光强透射比随入射角的变化有助于了解实验中光线非正入射时带来的光强损失。利用菲涅耳公式并考虑到多束光的干涉,得出了激光偏光棱镜的光强透射比公式,由该公式看出偏光棱镜的光强透射比与光束的入射角,胶合介质的折射率,入射波长,胶合层的厚度,入射面的方位及棱镜的结构角有关。通过对某些参数的合理设定,较系统地讨论了入射角对棱镜光能透射比的影响,得出了棱镜的光强透射比随入射角的变化规律。     

嵌入式三色光变器

为了提升现有导模共振防伪光变器件的性能,设计了一种基于ZnS覆盖膜的一维单周期矩形结构三色光变器.当自然光入射角为45°时,可在0°,58°,90°方位角分别获得相应的蓝、绿、红三色反射峰,对研究结果进行了物理解释.分析并提出了该器件周期、槽深、膜厚以及入射角变化对反射峰的影响规律,对器件的设计、制作和测试有重要指导作用.三色光变器基于简单结构实现方位角调节的自然光三色光变效果,可运用传统激光全息产业的模压和蒸镀工艺进行制作,在光变图像防伪领域有重要应用.     

Cascaded third-harmonic-generation converter based on a single ADP crystal

Based on a specially designed optical structure, an efficient cascaded third-harmonic-generation(THG) output of a 1064-nm, pico-seconds pulse laser is successively realized by using an NH_4H_2PO_4(ADP) crystal that acts as the secondharmonic-generation component and sum-frequency-generation component. The maximum THG output is 1.61 mJ, and the highest conversion efficiency from 1064 nm to 355 nm reaches 35%, which are obviously superior to the results obtained using a KDP crystal under the same circumstance. The further phase-matching analysis indicates that this THG configuration of ADP crystal can be applied to various fundamental wavelengths in a range of 1 μm–1.1 μm. Compared with the previously reported KDP THG converter, which is based on a similar principle, the present ADP THG converter is favorable for large-energy, high-efficiency operation because of the larger effective nonlinear optical coefficient deffand higher laser damage threshold.