掺铥钨酸镱钾激光晶体结构模拟及振动光谱

采用泡生法生长了掺铥钨酸镱钾（KTm_0.1Yb_0.9（WO₄）₂）激光晶体。利用X射线单晶衍射法和X射线粉末衍射法研究了KTm_0.1Yb_0.9（WO₄）₂晶体的物相与结构。采用X射线单晶衍射法并结合Diamond晶体结构绘图软件,获得了晶体内部结构模型图：该晶体是由WO₆、TmO₈/YbO₈和KO₁₂基团组成。W₂O₁₀二聚体通过WOW单氧桥相连,在平行于c轴方向上形成（W₂O₈）_n多重带。ReO₈和KO₁₂多面体共顶相连,沿[101]和[110]方向形成了具有二维层结构的延长带。X射线粉末衍射分析表明：该晶体具有低温β相双钨酸盐结构,属于单斜晶系,空间群C2/c;计算了晶胞参数、晶粒尺寸和结晶度。测试了晶体的振动光谱,对各个峰值的红外和拉曼活性及分子振动情况进行了归属,进一步验证了晶体中WO₆原子基团及单氧桥（WOW）和双氧桥（WOOW）的存在。     

掺镱飞秒激光晶体研究进展

飞秒激光在军事、医学、通讯、加工等领域有着重要应用,已经成为新世纪激光技术领域的研究热点。得益于激光二极管(LD)的快速发展,以LD作为泵浦源成为新型全固态飞秒激光器的发展趋势。Yb^3+离子掺杂的激光晶体材料因其独特的能级结构、宽带吸收与发射等优势,逐渐成为LD直接泵浦并实现1.0μm飞秒激光输出的重要增益介质。详细总结了当前掺Yb^3+飞秒激光晶体的研究进展,分析了目前存在的主要问题,给出了未来飞秒激光晶体发展的两个建议方向:高效率小功率飞秒激光和大功率高能量飞秒激光。以Yb^3+:Sr3Y2(BO3)4晶体为例,详细研究了其晶体生长、光谱、连续与飞秒激光性能,并实现了中心波长在1060 nm处脉宽为116 fs,平均输出功率为1.08 W,光光转换效率为33.1%的高效率飞秒激光输出,表明Yb^3+:Sr3Y2(BO3)4及其同体系晶体是一类优异的高效率飞秒激光材料。     

钨酸钇钠晶体中Tm3+的光谱特性

测量了Tm3 :NaY(WO4 ) 2 晶体的吸收光谱、发射光谱和激发光谱 ,利用J_O理论计算了钨酸钇钠晶体的强度参数 :Ω2 =7 2 130 4× 10 - 2 0 cm2 ,Ω4 =0 5 0 4 76 6× 10 - 2 0 cm2 ,Ω6 =0 977784× 10 - 2 0 cm2 ,以及Tm3 的光学参数包括各能级的荧光寿命和荧光分支比、积分发射截面等 ,在计算了Tm3 的自发辐射概率时 ,同时考虑了电偶极跃迁和磁偶极跃迁 .研究了其发光特性和跃迁通道 ,发现存在1 D2 3H6 →1 G4 3F4 的交叉弛豫     

Tm:YVO4晶体的光谱参数计算

由测量的Tm :YVO4晶体的吸收光谱 ,考虑到单轴晶体在各个方向上的吸收不同和折射率随波长的变化 ,根据Judd Ofelt理论计算了Tm3 +在YVO4中的强度参数、各个能级的振子强度、自发辐射几率、荧光分支比、积分发射截面等参数。强度参数为Ω2 =1 9416× 10 - 2 0 (cm2 ) ,Ω4=0 15 6 8× 10 - 2 0 (cm2 ) ,Ω6=0 396 3× 10 - 2 0 (cm2 )。计算结果表明 ,1 D2 → 3 F4的跃迁几率远大于1 D2 向其他各个能级的跃迁几率     

掺钕钆镓石榴石激光晶体光谱分析

掺钕钆镓石榴石(Nd3+: Gd3 Ga5 O12,简称Nd : GGG)激光晶体是固体热容激光器的首选工作物质.采用提拉法生长了Nd:GGG晶体,测试了晶体的吸收及荧光光谱,并利用J-O理论计算了晶体的吸收及发射截面、强度参数、辐射跃迁概率、荧光分支比、荧光寿命等光谱参数.吸收光谱测试及计算结果发现,Nd:GGG晶体的最强吸收峰位于808 nm附近,主峰808 nm的吸收截面积σabs=4.35×10-20cm2,吸收线宽FWHM为8 nm,并且吸收峰强度随掺杂离子浓度的增加而增加.荧光光谱测试及计算结果表明,晶体的最强荧光发射峰位于1 062 nm附近,是Nd3+的4F3/2-4I11/2能级跃迁产生的荧光发射.主发射峰1 062 nm辐射跃迁概率AJJ'=1 832.01 s-1,荧光分支比βJJ=45.07%,荧光寿命τ=250 μs,受激发射截面σ(λ)=21.58×10-20cm2,较大的荧光分支比和受激发射截面易实现4F3/2-4I11/2通道的激光运转.     

镱钠共掺氟化钙锶混晶近红外光谱与激光参数

研究了15％Yb,20％Na:CaF2-SrF2混晶(Yb,Na:CaF2-SrF2,CaF2:SrF2=1:1)的近红外光谱和激光参数特性.研究显示,Yb,Na:CaF2-SrF2混晶在974 nm处吸收带宽为22 nm,吸收系数为13.09 cm-1,吸收截面为0.31×10-20 cm2.Yb3+离子在CaF2-...     

掺镱钼酸锶激光晶体的光谱研究

通过晶体的吸收光谱和荧光光谱研究了Yb3+:SrMoO4激光晶体的光谱性能.由吸收光谱得到晶体在976 nm有最强吸收,该处的吸收截面为1.71×10-20cm2,吸收半峰宽为71 nm.由荧光光谱得到晶体的发射峰在1 021 nm,发射谱带半峰宽为44 nm.由倒易法计算了晶体的发射截面,计算得出晶体在1 021 nm处的发射截面为1.24×10-20cm2.通过拟合荧光寿命衰减曲线得到Yb3+:SrMoO4晶体的荧光寿命为878μs.由光谱数据计算了Yb3+:SrMoO4晶体的激光参数,计算得到饱和泵浦功率密度为4.35 kW/cm2,在激光输出波长处净透过所需要激发粒子的最小分数为10.08%,最小泵浦功率密度为O.44 kW/cm2.Yb3+:SrMoO4晶体具有较大的吸收和发射半峰宽,较长的荧光寿命和较低的激光阈值,可成为一种潜在的LD泵浦激光材料,可能应用于飞秒激光及可调谐激光领域.     

Yb3+离子掺杂钨酸钾钆晶体的光谱参数

从Yb³⁺:KGd(WO₄)₂(KGW)的吸收谱和荧光谱出发,利用倒易理论计算其各个光谱参量,如吸收截面,受激发射截面,辐射寿命等.由于Yb³⁺:KGW晶体较适合用作二极管泵浦的激光器的材料,而激光二极管所发出的光是偏振光,晶体又是双折射晶体,因此研究了泵浦光的不同通光方向和偏振方向对Yb³⁺:KGW晶体荧光光谱的影响.实验表明在不同情况下其对晶体荧光强度影响较大,因此在设计用激光二极管泵浦的激光器时,应考虑合适的泵浦光偏振方向和入射在晶体上的轴向,其中泵浦光的通光方向比泵浦光偏振方向对晶体的荧光强度的影响更大.对按晶轴切割的这两种晶体,相同实验条件下,荧光强度I_c>I_b>I_a.对于按折射率主轴切割的来说,荧光强度I_Np>I_Ng>I_Nm.在通光方向为c轴,偏振方向平行b轴时得到了最大的荧光强度.     

掺铥钨酸钡单晶生长和光谱研究

采用Czochralski 法生长出光学质量的BaWO₄:Tm³⁺单晶,利用X粉末衍射实验确定了不同掺杂浓度晶体的晶胞参数.测定了晶体的室温吸收光谱,应用Juud-Ofelt理论,拟合了光谱的3个强度参数,其值分别为Ω₂=404×10^-20cm²,Ω₄=0509×10^-20cm²,Ω关键词： 4：Tm³⁺单晶')" href="#">BaWO₄：Tm³⁺单晶 吸收谱 光谱参数 上转换发光     

Nd3+:Er3+:KY(WO4)2激光晶体的生长和光谱特性

采用熔盐法从K2 WO4助熔剂体系生长出尺寸为 4 5mm的Nd3 :Er3 :KY(WO4) 2 透明晶体。从晶体中切割出Ф3× 11 9mm的激光器件 ,测量了晶体的紫外 -近红外的吸收光谱 ,从吸收光谱图上可以看到 ,晶体存在着 974 88nm ;80 1 0 (798 12 ,80 3 95 )nm ;74 8 5 (75 3 5 ,74 3 4 9)nm ;6 5 3 6 1nm ;5 86 6 5nm ;5 18 6(5 4 5 0 3,5 2 1 32 ,4 89 35 )nm ;4 5 2 80nm ;4 0 7 81nm ;36 7 2 2 (377 2 4 ,36 6 4 ,35 8 0 2 )nm九个吸收峰带 ,对各个吸收峰带按照Er3 和Nd3 离子的能级跃迁进行了归属。同时采用Edinburgh InstrumentF92 0荧光光谱仪在室温下对晶体进行了荧光测试研究。研究结果表明 ,共掺Nd3 离子可以增强Er3 :KY(WO4) 2 对半导体激光器泵浦源 (80 0nm)的吸收。     

Er3+，Tm3+共掺的NaY(WO4)2晶体的光谱分析和上转换发光

在室温下，测量了Er:Tm:NaY(WO₄)₂晶体的吸收光谱、激发光谱、发射光谱以及上转换发光，并运用J-O理论对测量的结果进行了计算，得出了Er:Tm:NaY(WO₄)₂晶体的强度参数.报道了Tm，Er离子间特殊的能量传递和相关上转换，解释了离子间的能级跃迁过程.同时，对于Er增强Tm离子近红外发光的特性也作了充分研究. 关键词： 4)₂晶体')" href="#">Er:Tm:NaY(WO₄)₂晶体 吸收光谱 发射光谱 激发光谱 上转换     

Tm,Ho双掺杂YVO4晶体中Tm对HO敏化发光现象

摘要报道了对Tm,Ho双掺YVO4晶体光谱性能的测量结果,包括用UV-365型分光光度计测出单掺TmYVO4及HoYVO4吸收谱以及双掺TmHoYVO4的吸收谱;用Ar离子激光器488nm,LD激光器激发测量样品荧光光谱;用J-O理论进行光谱参数计算及对能级结构进行分析;研究了在λ=805nm的激光二极管激发下Tm对Ho的敏化发光过程。发现与YAG,YLF为基质的Tm,Ho双掺材料相比,该材料中的Tm3+离子具有大而均匀的吸收宽度(～26nm),大的峰位吸收截面和积分吸收截面(～1.4×10-20cm2和274.5×10-20 cm),能量转换效率高(可达87％),且泵浦阈值低(～15mW)。表明了YVO4晶体中Tm能有效地敏化Ho,并产生2μm的发射。文中对发射强度与泵浦功率及Tm,Ho之间掺杂浓度的关系进行了初步的分析与讨论。光谱的观察结果表明在实现LD泵浦,全固体化,小型,高效的,2μm激光振荡的探索中,TmHoYVO4晶体将是一种很有实际应用潜力的材料。     

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.     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐微结构光纤激光器

用棒管法拉制了Tm³⁺/Ho³⁺掺杂的碲酸盐微结构光纤,并获得了2 μm的激光输出。以1 560 nm的Er³⁺掺杂石英光纤激光器作为泵浦源,在22 cm长的微结构光纤中,得到了最大功率为8.34 mW、波长为2 065 nm的连续激光输出,泵浦光功率为507 mW,斜率效率为2.97%。研究结果表明,Tm³⁺/Ho³⁺共掺碲酸盐微结构光纤是一种用于研制2 μm激光器的理想材料。     

Optical parameters and energy levels splitting of Ho^3＋ in Ho^3＋： GdVO4

Ho^3＋ ： GdVO4 is a new laser material suitable for high-power laser systems. In this paper we measure the absorption spectra of Ho^3＋ in the sample Ho^3＋： GdVO4. The intensity parameters are calculated by using the Judd-Ofelt theory. Some predicted spectroscopic parameters, such as the spontaneous radiative transition rate, branching ratio and integrated emission cross section are dealt with. And we also compare the optical parameters with those of other materials. From these results, it is found that there are many transitions which have large oscillator strengths and large integrated emission cross sections. Especially the transitions such as ^5 F4 → ^5 I 8, ^5 S2→^5 I8, ^5 F5 → ^5 I8 and ^5 I7 →^ 5 I8 are useful in solid-state lasers and other fields. Finally, we discuss the splitting of the energy levels of Ho^3＋ in the crystal GdVO4 based on the group theory.     

Yb3+掺杂KY(WO4)2激光晶体生长、结构与光谱分析

采用顶部籽晶提拉法(TSSG)生长出Yb:KY(WO₄)₂(Yb:KYW)激光晶体.对预烧后的原料及晶体进行了XRD分析，结果表明，分别在920℃和600℃预烧8h后的熔质和助熔剂基本上形成一相，抑止了实验中的挥发问题；所生长的晶体为β-Yb:KYW，计算其晶格常数为a=1.063nm，b=1.034nm，c=0.755nm，β=130.75°.测得不同厚度样品的吸收光谱，结果表明样品在933nm和981nm有较强的吸收峰，计算出主峰981nm的吸收截面σ关键词： Yb:KYW TSSG法 晶体结构 光谱参数     

Analysis of the laser performance of Tm3+, Tb3+(Ho3+):YVO4 crystals at ～1.5μm wavelength

The absorption spectra of Tb,Tm:YVO_4 and Ho,Tm:YVO_4 are measured. The radiant and non-radiant transition probabilities from higher level to lower level, A_{i,j} and ω_{i,j}, and the cross-elaxation probability are calculated in virtue of Judd－Ofelt and Dexter theories. The fluorescence lifetime of Tm^{3+} in the Tb^{3+} (or Ho^{3+}) co-doped crystal is calculated. It indicates that the lifetime of initial level {}^3H_4 of the laser transition can be shorter than that of terminal level {}^3F_4 of the transition if the atomic percentage of Tb^{3+} (or Ho^{3+}) ions is bigger than about 1 at%: namely, by means of the co-doping Tb^{3+} (or Ho^{3+}) ions the self-termination phenomenon of laser light can be eliminated. Inserting the optic parameters to the formula deduced here on the laser threshold power P^{(4)}_{th} and the slope efficiency η^{(4)}_s of the four-energy-level system, we obtain the relationship of threshold power P^{(4)}_{th} to the concentration of Tm^{3+} ions and discuss the effect of Tb^{3+} (or Ho^{3+}) ion concentration on the laser threshold power P^{(4)}_{th} around 1.5μm wavelength. The result shows that Tb,Tm:YVO_4 crystal is a better choice to make the laser at ～1.5μm wavelength than Ho,Tm:YVO_4 crystal. We give the appropriate composition of (1－2) at% Tb, (1－2) at% Tm:YVO_4, just for reference.     

铬、钕双掺钆镓石榴石(Cr~(4+),Nd~(3+))∶Gd_3Ga_5O_(12)激光晶体光学性能的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr4+,Nd3+∶GGG)自调Q激光晶体。报道了室温下的吸收光谱和荧光光谱特性。分析了Cr离子浓度对光谱性质的影响。比较了Cr4+∶GGG,Nd3+∶GGG和(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体吸收光谱的关系。测量了(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体和Nd3+∶GGG晶体的荧光寿命,它们分别是33μs和250μs。实验表明,(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体是一种非常有潜力的自调Q激光晶体,可以实现大功率激光器的小型化和全固态化。     

Tm3+掺杂硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)晶体的结构与光学性能研究

利用X射线粉末衍射确定了Tm³⁺掺杂硅酸镓镧(La₃Ga₅SiO₁₄,LGS)晶体的晶体结构;运用DICVOL91程序计算了该晶体不同部位的晶胞参数;测定了Tm：LGS晶体的室温吸收谱和470nm光激发下的发射光谱;根据Judd-Ofelt理论拟合了Tm³⁺的三个晶场调节参数Ω_t(t=2,4,6),分别为2.694×10^-20cm²,1.842×10^-20cm²,0.030×10^-20cm²;计算了各个能级跃迁的谱线强度、振子强度、吸收截面等,进而计算了³H₄和³F₄态的自发跃迁概率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面,并对结果进行了分析. 关键词： Tm：LGS晶体 吸收谱 Judd-Ofelt理论 光谱参数