钇铝石榴石单晶的生长及光学不均匀性

用提拉法生长了掺釹钇铝石榴石晶体．比较了从不同釹离子液度的熔体 中生长的晶体的光学不均匀性及其激光性能．在我们实验的釹浓度范围内,当 生长条件大致相同时,釹离子浓度愈高,晶体的光学均匀性愈差．改变生长条 件,使晶体的均匀性相近时,其脉冲激光效率随釹的浓度的提高而有所改善．此 外,还研究了晶体的光学不均匀性对晶体的激光性能的影响． 研究了影响晶体光学质量的两种重要缺陷,即核心和生长条纹．在倒圆锥 形固液界面的顶端,（２１１）小面的出现,形成了核心．核心处具有较高的釹浓度、较高的位错密度和较大的应力,并使激光束产生严重的畸变．由于温度起 伏形成的生长条纹对激光束产生衍射和散射作用．核心的出现与掺釹关系不大（主要取决于界面形状）;而条纹的加剧则与熔体中的釹浓度有着明显的关系．     

激光晶体物理学的几个基本问题

人类观察和利用晶体的日子已经十分悠久,自然界中的晶体则已渡过了更加漫长的岁月.那么晶体又怎么会与年青的激光技术携超手来呢?这不能不归功于近一世纪来人们对物质(特别是单晶体)微观结构的深入研究.正是由于人们对各种晶体的空间结构和晶体中离子的光谱研究积累了丰富的实验数据和理论知识,对晶体中离子的能级分布和能级间的跃迁几率以及能级间跃迁发射的光谱波长,强度、线宽等参数有了深入的了解,才于1960年在红宝石晶体上实现激光发射,开创了一个崭新的科学领域——激光科学技术.到目前为止实现激光发射的晶体已超过两百种,人们在研制…     

提拉法液流模拟实验的初步结果

在提拉法晶体生长中,液流是十分重要的因素.由于它与很多参数有关,特别是由于晶体生长多在密闭及高温条件下进行,研究液流的规律相当困难.因此,长期以来很少进行深入的研究. 近年来,人们对液流发生了浓厚的兴趣,这不仅因为液流是一个普遍现象,更主要的是它综合反映了晶体生长的环境对晶体的生长规律、晶体质量、杂质分布等起着非常重要的作用.我们在生长红宝石过程中,深切体会到液流的重要作用[1].因此,用简单方法进行模拟观察,并对实验结果作了初步的研究和讨论. 一、模拟实验装置 根据流体力学的相似性原理[2],在模拟实验中,几何形状和雷…     

在YAG:Nd晶体中位错对激光特性的影响

本文用双折射貌相法和化学腐蚀法测定了六根晶体棒中的位错分布和位错密度,用光学方法检验了晶体的光学质量,晶体的激光性能是在一台Q开关YAG激光装置上测定的。实验表明当位错密度增加到一定程度时,位错形成的应力场会引起明显的双折射,以致探测光通过晶体时波面会发生畸变。在干涉仪上可观察到干涉条纹的增加。同样,在位错应力场区消光比亦下降。因此,作为结构缺陷的位错也是晶体光学不均匀的来源之一。晶体激光性能的实验结果指出:位错对激光输出特性有很大的影响,从激光近场光斑图看出,在位错应力场区,因为高的激光阈值而不能产生激光振荡,并且由于应力双折射效应产生光的退偏性。由于存在高位错密度,晶体的激光发散度增加,倍频效率下降。当晶体中存在缀饰位错(decorated dislocation)时,激光输出特性的变化尤为明显.     

可调谐Cr~(3+):ZnWO_4激光晶体室温下的脉冲激光输出

1984年Petermann等人报道了掺铬钨酸锌Cr~(3+):ZnWO_4晶体的低温(77K)激光输出特性,并提到300K时用R700染料激光泵浦获得激光脉冲,但未详细介绍室温实验方法和实验数据,国内罗遵度等在理论上对这种晶体的特点进行过分析,未开展晶体生长工作,本文利用作者生长的低位错密度的单晶,并经过独创的固态介质中退火的工艺有效地消除了生长过程中产生的色心,在此基础上进行了红宝石激光器泵浦的实验.     

Nd:YAG晶体中大气泡的形成与消除

一、引 言 在熔体生长的晶体中,经常发现气泡夹杂物[1-3],不同作者曾提出过气泡形成的不同机理[1,4].至于铌酸锂与钛酸锂中大气泡的形成机理,则曾由J.R.Carruthers等提出[5] 本文通过一系列实验证明,J.R.Carru-thers等提出的机理与Nd:YAG晶体中大气泡的情况不符:我们提出了新的     

固体介质中光速减慢现象的研究

利用均匀加宽介质中的光谱烧孔效应在红宝石晶体中观测到了最慢为27.55±0.05m/s的极慢光速. 且介质中光传输的群速度与激光的调制频率、激光光功率以及晶体的晶格方向有关. 调制频率越低、相互作用越强，介质中的光速越慢. 关键词： 光速减慢 光谱烧孔 红宝石     

导模法生长Er:Lu2O3连续激光特性

导模法是一种超高熔点晶体的有效生长方法,可以生长高质量、大尺寸、高掺杂的Er:Lu₂O₃晶体。本文测试了导模法生长的Er:Lu₂O₃晶体的荧光发射谱及连续激光特性,在室温下获得了斜效率为23.1%的2.85μm连续激光输出,最高输出功率5.24 W。80 min功率RMS(Root mean square)稳定性优于1.4%,不同输出功率水平的激光光束质量M²因子优于2.17。实验结果表明,导模法生长的Er:Lu₂O₃激光晶体具备输出高功率、高效率中红外激光的能力。     

封面故事

<正>50年前,1960年5月16日,一名32岁的工程师Theodore Mai man按了休斯(Hughes)实验室里的一个开关,从红宝石晶体里射出了一束光,人类历史上第一束激光就诞生了.50年来,激光器本身的技术和激光的应用都得到巨大发展.激光与集成电路一起,成为过去50年来最具革新性的技术.由于激光的重要性,一些国家发行了有关激光发明者的邮票,基本上可以凑成一部激光发明史.本期我们就以这些邮票组成封面图.     

液体激光诱导转移的格子玻尔兹曼仿真研究

采用介观尺度的格子玻尔兹曼方法,结合气-液两相流模型,对藻酸盐溶液的激光诱导液体转移进行了三维模拟.为获取气-液两相流模型的入口条件,引入Rayleigh-Plesset方程对等离子体气泡的演化进行计算.数值模拟结果与之前的实验结果吻合,反映了气泡形状变化和液体的向前向后转移现象.仿真研究表明液体的激光诱导转移机制主要与气泡动力学有关,气泡的快速膨胀将引发向前转移,而气泡的剧烈收缩是形成向后转移的主要原因.     

温度梯度法生长Nd:YAG激光晶体的核心分布

用温度梯度法生长了直径为75 mm大尺寸的Nd∶YAG激光晶体，通过退火排除了生长过程中进入晶体的碳原子. 用正交偏光显微镜观察了晶体的核心分布以及生长条纹. 测试了室温下的吸收谱并利用吸收谱研究了Nd离子在YAG晶体中的分布. 比较了温度梯度法与提拉法生长晶体的区别. 关键词： 材料 缺陷 温度梯度法 Nd∶YAG     

红宝石激光大能量实验

本文分析了红宝石光学均匀性对激光输出能量的影响,进行了红宝石激光大能量实验,得到1500J~*的激光输出.克服效率下降问题以后,得到3000J~(**)的激光输出.     

基于图像处理的模拟尾流气泡幕研究

利用图像处理技术,对模拟的尾流气泡幕进行了定性和定量分析.压强较小时,位于不同层面上气泡的重叠少,通过二值图像处理可清楚地观察气泡的尺度大小及密度分布;而当压强较大时,不同层面气泡重叠幅度大,大部分气泡的边界难以判断,不能够得到气泡尺度参量及密度分布等信息.利用区域分割技术对获取的气泡幕灰度图像进行伪彩色显示,定性分析了气泡幕中气泡尺度、分布等信息.基于形状分析的等效直径、气泡幕剩余面积和剩余面积变化显示,不同压强下气泡的等效直径分布均在5～100像素范围,平均等效直径为55像素,压强较小条件下小气泡比例较大.     

籽晶{100}面形状对高温高压合成金刚石大单晶的影响

选用不同形状的{100}金刚石籽晶面,以NiMnCo合金为触媒,利用温度梯度法在压力为5.5 GPa、温度为1260～1300℃的条件下,合成Ib型金刚石大单晶。通过光学显微镜和电子显微镜对晶体的形貌进行表征。研究发现,将合成籽晶的{100}晶面切割成不同形状,只会令晶体的长宽比发生改变,晶体并不会因籽晶形状的改变而偏离{100}晶体的正常形貌。晶体的合成质量受到籽晶长宽比的影响:在籽晶长宽比较小的情况下,晶体的合成质量能够得到保证;但当籽晶长宽比过大时,合成晶体的下表面出现较多缺陷。关于籽晶形状对晶体生长情况影响的研究,揭示了籽晶形状与合成晶体形貌之间的关系,有利于更深入理解晶体的生长过程和外延生长机理,对于今后合成不同形貌的金刚石具有借鉴意义。同时此项研究有助于扩大籽晶的选取范围,降低籽晶的选择难度,提升工业级金刚石的利用率,为合成金刚石大单晶的籽晶选取提供了技术支持。     

基于高重复频率飞秒激光直写技术制作衍射光栅的研究

基于由光子晶体光纤飞秒激光器产生的高重复频率飞秒激光搭建了飞秒激光微加工系统,利用LabVIEW编写程序精密控制三维移动平台的移动路径和高速快门,在加工功率为1.5W、移动速率为1mm/s时,利用直写技术在无胶铬版上得到了微米量级的任意形状的平面衍射光栅。利用CCD相机对光栅制备过程进行实时监视,保证了光栅的加工质量。制备的光栅在显微镜下观察,条纹边缘清晰、线纹粗细均匀。使用He-Ne激光照射加工的光栅,可以获得清晰、稳定、与理论符合很好的夫琅和费(Frauhofer)衍射图样,显示了所加工的光栅具有良好的光学性能。实验结果也表明了光子晶体光纤飞秒激光在光栅制作过程中所具备的良好的加工性能。     

浮区区熔生长的单晶光纤形状稳定问题

本文用晶体区熔生长理论对激光加热基座法生长的单晶光纤形状稳定问题作了研究.说明了稳定生长的熔区长度与晶纤直径、源棒直径的关系.讨论了影响晶纤直径波动的干扰因素.指出了干扰因素中激光功率的稳定和源棒直径的均匀是主要的.理论推出的结论得到实验证实.     

微通道流动沸腾气泡受限特性实验研究

本文利用可视化手段实验研究矩形截面微通道(1 mm×0.5 mm)内发生流动沸腾时气泡的生长及受限现象。实验使用去离子水为工质,气泡受限过程由高速CCD相机观察并记录。研究发现,气泡高度方向通道壁面的存在对气泡在该方向的生长产生强烈的限制作用,气泡生长后期顶端气液界面在并未与限制壁面接触时其曲率便明显减小,壁面对气泡生长的限制作用通过其对气泡界面施加一个壁面限制力而体现.通过对比不同运行工况条件下的气泡受限现象,分析讨论了气泡受限过程中其界面形状变化规律及影响因素。     

黏性液体中单个气泡上升的形状特性

采用基于Level Set方法的直接数值模拟技术对黏性液体中单个气泡的上升运动进行三维模拟.数值模拟采用拟单相流模型处理气泡内外的气液两相流动,应用Level Set方法捕捉运动气泡的变形.针对Eo数从O(0)～O(2),Mo数从O(-11)～O(2)的流动范围,重点研究了上升气泡的形状特性,并与经典的气泡形状图谱进行了比较.模拟结果表明,上升气泡的形状与无量纲参数(Eo、Mo和Re)密切相关.在高Re的扁椭球区域,数值发现了气泡形状的周期性振荡行为.     

光子回波及其应用

五十年代人们在微波波段观察到了自旋回波[1].1960年相干光源——激光器的问世激发 了人们在光频区探寻回波现象的积极性.1962年美国哥仑比亚大学辐射实验室S·R.Hart-mann 的研究小组正式提出了在光频区观察回波的具体设想.经过两年多的努力,该小组终于在1964年首先在晶体中观察到了光子回波[2].当时红宝石激光器是唯一可以选用的可见区强脉冲激光器,所以第一次观察到的是红宝石晶体中波长为6943A的光子回波.这一实验直接显示了光学相干效应,所以受到了人们的关注.1968年 C.K.N.Patel[3]等人用CO2激光在SF6中观察到了光子回波.1976年…     

用激光显微光谱法定量测量人工晶体红宝石中铬浓度分布

本文介绍了激光显微光谱分析法定量测量人工红宝石晶体中铬浓度(0.05%左右)的方法。将测量的结果与化学分析方法,发射光谱分析法的结果进行比较。并且对红宝石晶体中铬浓度的纵向分布进行微区定量分析。相对误差为7%左右。