Nd^3＋：Gd3Ga5O12晶体的室温吸收光谱和荧光光谱

用提拉法生长了掺钕的钆镓石榴石 (Nd3 + :GGG)激光晶体。研究了室温下的吸收光谱和荧光光谱性质 ,分析了Nd3 + :GGG晶体4F3 / 2 →4I11/ 2 能级跃迁与 1.0 6 μm附近的荧光谱线之间的关系。吸收系数、发射系数、荧光寿命分别是 4 .32× 10 -2 0 cm-2 ,2 .3× 10 -19cm-2 ,2 4 0 μs,比较了Nd3 + ∶GGG和Nd3 + ∶YAG的物理参数 ,实验表明 :Nd3 + ∶GGG较Nd3 + ∶YAG有一系列的优点。     

Nd~(3+)掺杂的Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体光谱特性研究

采用提拉法生长出25mm×40mm的Nd3+∶Sr3Y2(BO3)4晶体,测试了该晶体的吸收光谱、荧光光谱及荧光寿命。结果表明:Nd3+∶Sr3Y2(BO3)4晶体在807nm附近有最强的吸收峰,其半峰宽(FWHM)为16nm,宽的吸收半峰宽适合于LD泵浦;从荧光光谱得到发射波长分别为910.8nm、1065.2nm和1399nm的荧光峰。根据吸收和荧光光谱,计算了晶体的吸收截面和发射截面。采用J-O理论计算了Nd3+在Sr3Y2(BO3)4中的强度参数、各能级的振子强度、自发辐射几率、荧光分支比等参数。计算结果表明,其强度参数Ω2=3.816×10-20cm2,Ω4=10.895×10-20cm2,Ω6=12.44×10-20cm2,辐射寿命为104μs,量子效率η=49.7%,荧光分支比β1(0.88μm)=0.429,β2(1.06μm)=0.461,β3(1.35μm)=0.107,β4(1.88μm)=0.003。     

坩锅下降法生长Nd3+∶LiYF4单晶及其光谱性能研究

以LiF∶ YF3∶NdF3=51.5∶47.5∶1为原料摩尔比,在50～60℃/cm固液界面温度梯度下,采用密封的坩埚下降法制备了尺寸为φ10 mm×50 mm的高质量Nd3+掺杂LiYF4单晶,并对产物的物相结构和光谱性能进行表征.结果表明,Nd3+在807 nm处的最大吸收系数α=1.96 cm-1,吸收跃迁截面为0.973 × 10-20 cm2.在808 nm LD激发下,测定了样品的荧光光谱和及最强荧光峰1050 nm(4F3/2→4I11/2)的荧光寿命(～451.0μs),并计算得到1050nm的最大受激发射跃迁截面为1.60×10-19 cm2.     

Nd3+:LiLa(MoO4)2晶体生长、光谱和激光特性

本论文报道了Nd3+:LiLa(MoO4)2晶体生长、光谱和激光特性.采用提拉法生长出尺寸为φ20×34mm3的Nd+3+:LiLa(MoO4)2晶体.应用Judd-Ofelt理论计算了Nd3+离子在Nd3+:LiLa(MoO4)2晶体中唯象强度、自发发射跃迁几率、荧光分支比、辐射跃迁寿命和荧光量子效率.Nd3+:LiLa(MoO4)2晶体的偏振吸收跃迁截面分别为9.52×10-20cm2(π-偏振)和4.46×10-20cm2(σ-偏振).它的偏振发射跃迁截面分别为0.67×10-19cm2(σ-偏振)和1.02×10-19cm2(σ-偏振).在氙灯泵浦下,获得74.4mJ的1.06μm的激光输出,激光阈值为0.676J,激光总效率和斜率效率分别为0.39;和0.48;.     

Cr:Nd:YCa4O(BO3)3光谱参数的计算

采用Czochralski法生长了透明均匀的Cr:Nd:YCaO(BO3)3晶体,生长的晶体尺寸为φ42.5×50mm,生长参数为提拉速度为0.6mm/h,转速为25r/min.测定了其室温吸收谱.根据Judd-Ofelt理论拟合了Nd3+离子的强度参数Ωλ:Ω2=0.734×10-20,Ω4=6.814×10-20,Ω6=2.476×10-20;并计算了各能级跃迁的自发辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比.其中4F3/2能级的寿命τtot=271.64μs,4F3/2→4I9/2的荧光分支比βc=58.01;.并对实验结果进行了讨论.     

NaGd(MoO4)2单晶及其钕离子掺杂的晶体生长和性能分析

使用提拉法生长了φ15 mm ×40 mm的掺Nd3+∶NaGd(MoO4)2以及纯的NaGd(MoO4)2晶体,通过XRD分析了晶体的结构.测量了晶体的TG-DSC曲线以表征晶体的热学性质,晶体的熔点为1182℃,比热为0.51 J/g·K.测量了晶体的拉曼光谱,其拉曼频移为886 cm-1.研究了Nd3+∶NaGd(MoO4)2的吸收光谱和荧光光谱,在806 nm谱带的吸收截面为3.862 × 10-19 cm2,半高宽为17 nm.在1058 nm处的发射截面为2.900×10-20 cm2.运用J-O理论,获得振子强度参数(Ω2,Ω4,Ω6),跃迁几率,荧光分支比,辐射寿命等参数.     

双掺Er~(3+)/Yb~(3+)∶Sr_3La_2(BO_3)_4晶体的生长与光谱特性

采用提拉法生长了尺寸为20mm×30mm的Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体,研究了Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体的吸收光谱和荧光光谱。根据Judd-Ofelt理论分析并计算了辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数,获得的唯象参数为:Ω2=15.59×10-20cm2,Ω4=2.25×10-20cm2,Ω6=1.49×10-20cm2。在Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体中Er3+在1533nm处发射跃迁截面为7.88×10-21cm2,Er3+的4I13/2→4I15/2能级跃迁的荧光寿命和辐射寿命分别为0.728ms和4.24ms,结果表明Yb3+对Er3+有敏化作用,提高了对泵浦光的吸收能力,Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体可望作为1.55μm波段的一种有潜力的激光材料。     

Nd∶Y_3Al_5O_(12)透明激光陶瓷的光学性能

采用固相合成法制备了Nd:Y3Al5O12(Nd:YAG)透明激光陶瓷.用V型棱镜法测量了Nd:YAG陶瓷的折射率.用干涉仪测量了陶瓷的光学均匀性.测试了Nd:YAG透明陶瓷的透过光谱、吸收光谱和荧光光谱,在1064 nm的直线透过率达到80%以上,并计算其吸收系数、吸收截面和发射截面.根据Judd-Ofelt理论,拟合出晶体场强度参数Ωt(t=2, 4, 6)为:Ω2=0.32×10-20 cm2, Ω4=2.72×10-20 cm2, Ω6=5.39×10-20 cm2.荧光辐射寿命τrad为248.61 μs,计算的荧光分支比β为:β1=34.613%, β2=52.814%, β3=10.697%, β4=0.621%.并将Nd:YAG陶瓷的吸收光谱、荧光光谱与Nd:YAG单晶进行了对比.     

Tm3+/Ho3+掺杂的Gd3Ga5O12～2.0μm波段红外激光晶体的生长和性能研究

采用提拉法生长了最大尺寸为φ25mm×(30～40)mm优质透明的Tm3+:GGG、Yb3+/Tm3+:GGG、Cr3+/Tm3+:GGG、Tm3+/Ho3+:GGG和Cr3+/Tm3+/Ho3+:GGG共五种晶体.在室温下测试了这些晶体的吸收光谱、荧光光谱及荧光衰减曲线等,详细研究了光谱性能,对部分晶体进行了Judd-Ofelt理论计算,得到强度参数等重要的光谱参数.计算了～2.0μm附近荧光峰值波长处相应的能级跃迁的发射截面、量子效率等.研究表明:Yb3+和Cr3+的掺入分别使得Tm:GGG晶体在980nm附近和451 nm、628 nm附近的吸收大大增强,有利于商业激光二极管和闪光灯泵浦.在Tm激活的Tm3+:GGG、Yb3+/Tm3+:GGG、Cr3+/Tm3+:GGG晶体中,～2.0μm波段附近发射强度和发射截面值最大的峰值对应的波长为2000nm;而在Ho激活的Tm3+/Ho3+:GGG和Cr3+/Tm3+/Ho3+:GGG晶体中,发射强度和发射截面最大的峰值对应的波长为2080 nm.用氙灯抽运键合的尺寸为φ5mm×45mm Cr3+/Tm3+/Ho3+:Gd3+ Ga5 O12晶体,在2.086～2.102μm波段实现了平均功率为170 mw的激光输出.     

大尺寸Nd3+:GGG激光晶体的单胞参数计算和组分分析

采用提拉法生长了直径为136mm的Nd3+:GGG单晶,通过X射线衍射和X射线荧光对晶体的结构、成分沿生长方向和径向的变化进行了测试分析.结果表明单胞晶格参数沿晶体的生长方向和径向均逐步变大,平均变化率分别为3.1×10-6(A)/ mm、1.3×10-5(A)/mm;沿着晶体的生长方向,Nd和Gd组分按指数函数规律逐步增加,而Ga组分则按高斯函数逐渐减小.沿晶体径向从内到外,Nd、Gd组分按线性规律逐渐增大,其变化率分别为0.0014 at;/ mm、0.00924 at;/ mm,Ga组分则按线性规律减小,变化率为-0.0117 at;/ mm.这些变化主要是由于Nd3+的分凝效应、Ga挥发所导致.     

Cr,Nd:GSAG晶体生长、光谱及LD泵浦激光性能研究

Cr,Nd:GSAG是一种性能优良的激光晶体,但是关于它的LD泵浦激光性能的研究很少.用提拉法生长了Cr,Nd:GSAG晶体,测定了它的化学成分、结构,初步测试了它的激光性能.晶体的(111)面X射线摇摆曲线半高全宽为0.055°.采用Rietveld方法精修X射线粉末衍射谱得到了Cr,Nd:GSAG晶体的原子结构参数、温度因子等.Cr,Nd:GSAG的最强吸收峰位于808.6nm处,吸收截面为3.38×10-20cm2.808nm光激发下,Cr,Nd:GSAG的最强发射峰位于1060nm,发射截面为6.04×10-20cm2,并测得激光上能级4F3/2的荧光寿命为274μs.利用808nm连续波LD泵浦实现了1060nm的激光输出,在输入功率为8.88W时,最大输出功率为0.513W,斜效率为6.73;,光-光转换效率为5.78;.此外还讨论了Cr,Nd:GSAG晶体中的Cr3+与Nd3+之间的能量传递机理.     

钆镱共掺杂铝酸钇晶体的生长及性能研究

采用单晶提拉法成功生长出优质的Gd³⁺/Yb³⁺共掺铝酸钇晶体。对晶体的结构、分凝系数、光谱和激光性能进行了表征,结果表明:所生长的晶体空间群为Pnma,属于正交晶系,Yb³⁺的分凝系数为1.13。从偏振吸收和荧光光谱发现,b偏振方向时,晶体在980 nm处吸收截面为2.14×10^-20 cm²,适用于InGaAs 激光二极管泵浦;在1 044 nm处的发射截面为0.39×10^-20 cm²,荧光寿命为1.638 ms。此外,对b切向的Gd/Yb∶YAP晶体进行激光实验,在1 μm处实现连续激光输出,斜率效率为23.5%,最大输出功率可达0.51 W。     

Nd3+:α~NaYF4单晶体的生长与光谱特性

以KF为助熔剂,初始原料按照NaF:KF:YF3:NdF3=30:18:47:5的摩尔比例,采用助熔剂-坩埚下降法成功生长出了优质块体Nd3+掺杂α~NaYF4单晶体.XRD图谱表明,引入少量钕离子没有改变单晶体的立方相结构.测定了钕离子在晶体中的实际掺杂浓度为3.15mol;,相比初始掺杂浓度偏小,说明在单晶体中稀土离子存在着分凝现象.根据吸收图谱,在800nm处具有最强吸收峰,最大吸收系数α和吸收跃迁截面σabs分别为0.91cm-1和0.138×10-20cm2.在800nm激光激发下,发射光谱在800~1500nm范围内有三个峰,由4F3/2能级跃迁到4I11/2能级所产生位于1052nm处的峰值最强,测得荧光寿命为35μs.掺钕氟化钇钠晶体的光学特性表明它在中红外激光领域具有潜在的应用价值.     

Nd3+∶YCa4O(BO3)3单晶的坩埚下降法生长与光谱性能

Nd3+:YCOB单晶是在激光调制技术上具有重要应用价值的自倍频光学材料.采用高温固相反应合成Nd3+∶YCOB多晶粉体,再通过垂直区熔处理制备出高纯度Nd3+∶YCOB晶粒料,采用坩埚下降法生长出1mol;、2mol;和5mo1; Nd3+掺杂比例的系列Nd3+∶ YCOB单晶.测试表征了所生长单晶试样的光谱性能,包括吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减时间.在808 nm红外光源激发下,Nd3+∶YCOB单晶显示出中心波长1064 nm的强荧光发射,其荧光寿命为157～162μs,证实1064 nm强荧光发射随Nd3+掺杂浓度加大而明显增强.     

Ti:Al2O3透明多晶陶瓷光谱特性分析

采用传统无压烧结工艺制备出透明性良好的掺Ti氧化铝陶瓷;测定了该陶瓷的吸收光谱、荧光光谱和激发光谱.结果表明,掺Ti氧化铝透明陶瓷样品在Mg与Ti掺入离子的摩尔比(NMg/NTi)较小时,表现出Ti3+离子的490nm特征吸收峰,即2T2→2E跃迁产生的宽带吸收;NMg/NTi较大时,陶瓷样品吸收光谱中不存在Ti3+离子吸收,其250nm处吸收为O2-→Ti4+的转移吸收.掺Ti氧化铝透明陶瓷样品Ti3+离子的发射谱线与单晶的相吻合,同时Ti3+在氧化铝陶瓷中分布很均匀,且Ti3+浓度较高时仍处于未畸变的八面体格位当中.氢气氛下烧结的陶瓷样品因MgO添加剂的存在而在410nm处产生Ti4+离子荧光发射;而280nm、420nm左右的荧光发射分别是由F+和F心造成的.     

Growth and spectral properties of Nd-doped Sr3Y(BO3)3 crystal

A new crystal of Nd³⁺:Sr₃Y(BO₃)₃ with dimension up to 25×35 mm² was grown by Czochralski method. Absorption and emission spectra of Nd³⁺: Sr₃Y(BO₃)₃ were investigated . The absorption band at 807 nm has a FWHM of 18 nm. The absorption and emission cross sections are 2.17×10⁻²⁰ cm² at 807 nm and 1.88×10⁻¹⁹ cm² at 1060 nm, respectively. The luminescence lifetime τ_f is 73 μs at room temperature     

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.     

Growth and properties of (Cr, Nd) doped GdCa4O(BO3)3 crystals

Optical quality Nd:GdCa₄O(BO₃)₃ (Nd:GdCOB) crystal and chromium sensitized crystal of Cr:Nd:GdCa₄O(BO₃)₃ (Cr:Nd:GdCOB) were grown by the Czochralski (CZ) method. The transmittance spectra was measured at room temperature on 7at%Nd:GdCOB and lat%Cr:7at%Nd:GdCOB samples. The absorption in the blue-UV region of Cr:Nd:GdCOB was larger than that of Nd:GdCOB, which matched the xenon flash lamp very well. A 3×3×10mm³ Nd:GdCOB sample without any antireflective coating was sidepumped using a pulsed dye-laser tuned to 595.4nm. The green-light output energy was 1.35mJ at a pump energy of 17.5mJ. The conversion efficiency was 7.7%, and the threshold energy was less than 1.2mJ which are the best results up to now to our knowledge. 3×3×7mm³ Nd:GdCOB and Cr:Nd:GdCOB samples without antireflective coatings were pumped using a flash pump source. The threshold for Cr:Nd:GdCOB was 0.9J while for Nd:GdCOB it was I.O.J. The output green light energy was 2.46mJ for Cr:Nd:GdCOB at a 10J flash pump energy and was 1.96mJ for Nd:GdCOB at the same pump energy, which clearly shows that Cr³⁺ ions have the sensitizing effect on the Nd³⁺ ions in Nd:GdCOB crystal.     

Zn3BPO7晶体的THz和红外吸收光谱

本文研究了Zn3BPO7(ZBP)晶体的THz时域光谱以及从中红外到远红外的吸收光谱,以及6.6 cm-1 (0.2 THz)～4000 cm-1宽频段的红外光谱光学性质.THz吸收光谱表明晶体在0.5～1.2 THz有较好的透射性质,在1.7 THz和2.5 THz分别存在一个泛频共振峰和基频共振峰,并且折射率稳定.在远红外区(100～2700 cm-1)晶体的透射率极小,几乎接近于零.在中红外波段(2700～4000 cm-1)晶体具有较好的透射性质.50～4000 cm-1波段的吸收规律表明ZBP晶体具有做成特定波段滤波器的潜力.