Tm:YAG晶体的生长及吸收特性

采用提拉法生长出三种掺Tm3+浓度的Tm:YAG晶体.运用ICP-AEs测定Tm3+离子在Tm:YAG晶体中的分凝系数约为1.室温下测定了Tm:YAG晶体在190～900nm之间的吸收光谱及1000～4500cm-1范围内退火前后的红外吸收谱.测试结果表明,退火后3365cm-1处OH-1离子的吸收峰完全消失.说明在空气气氛下对Tm:YAG晶体进行退火处理改善了晶体的性能.     

温梯法生长大尺寸Yb∶YAG晶体

应用温梯法生长出直径为76mm的Yb∶YAG晶体.运用ICP-AES测定了Yb3+离子在Yb∶YAG晶体中的分凝系数约为1.1.室温下,测定了晶体在190～1200nm之间的吸收光谱,发现了吸收峰中未知的色心吸收,色心的形成机制有待于进一步研究.     

2.1μm激光晶体Cr,Tm,Ho∶YAG的生长、光谱和激光性能

采用提拉法成功生长出了优质的Cr,Tm,Ho∶ YAG晶体,并对其光谱及激光性能进行了研究.测量了晶体在350～2700 nm波段内的吸收光谱.用450 nm激光激发,测量了晶体的稳态和瞬态荧光光谱,拟合得到2.1 μm激光上能级的寿命为10.65 ms.用F-L公式计算了晶体在2.1 μm处的发射截面为6.92×10-20 cm2,并与其他Ho3+掺杂的激光晶体进行了对比.采用氙灯泵浦Cr,Tm,Ho∶ YAG晶体棒,实现2.1 μm的脉冲输出.在3 Hz和10 Hz时的激光阈值分别为33.11 J和33.88 J,斜效率均为4.5;,比市售成熟的激光棒的激光输出效率更高.     

提拉法与温梯法Yb∶YAG晶体性能的比较

采用提拉法和温梯法生长出掺杂浓度为 5 %原子分数的Yb∶YAG激光晶体 ,比较了两种不同生长方式的晶体在晶胞参数、Yb离子纵向分布以及吸收光谱上的差异 ,发现温梯法生长对晶体晶胞结构影响较少 ,但是Yb离子纵向分布相差较大。指出提拉法生长的晶体在 2 5 6nm处的弱吸收是由于Fe3 + 引起的。     

Yb,Ho∶YAG晶体的生长及光谱性能

采用中频感应提拉法成功生长出Yb (15 at%),Ho (1 at%):YAG激光晶体,研究了室温下晶体的吸收光谱,发射光谱特性和荧光寿命.吸收光谱中在938 nm处存在Yb3+的吸收带,能与InGaAs 激光二极管(LD)有效耦合,适合激光管二极抽运.荧光光谱中存在两个荧光主峰,分别位于1907 nm和2091 nm附近.研究表明:Yb,Ho:YAG晶体是一种有发展前景的激光增益介质.     

提拉法生长直径8inch Yb∶YAG激光晶体

设计制造了适于生长直径8 inch Yb∶YAG激光晶体的生长系统和热场,采用感应加热提拉法成功生长出了直径8英寸Yb∶YAG激光晶体,晶体等径部分最小直径202 mm,等径长超过215 mm,总重63.7 kg,晶体外形完整,内部无气泡、包裹物、开裂等宏观缺陷,5 mW绿光激光照射下,未见散射颗粒.     

新型Q开关晶体Cr4+∶YAG的生长和退火研究

采用二价Ca离子作为电荷补偿离子由提拉法生长出了具有高光学质量的调Q开关晶体Cr4+∶YAG并对该晶体进行了退火研究.吸收光谱测量表明原生态晶体中已有少量Cr4+离子存在.晶体经空气中退火后Cr4+离子浓度和1.06μm处的吸收系数均显著提高.晶体生长和退火实验显示出晶体中Cr4+离子的浓度不仅取决于掺杂的Cr3+离子的浓度,而且同晶体中的Ca/Cr浓度比密切相关.     

大尺寸Nd,Ce∶YAG激光晶体的生长及缺陷研究

双掺Nd,Ce∶YAG晶体相比传统的Nd∶YAG具有输出能量高、激光振荡阈值低的优点。近几年高能效固体激光器的发展对大尺寸、高质量Nd,Ce∶YAG晶体的需求越来越大。采用提拉法生长大尺寸Nd,Ce∶YAG时,极易出现包裹物和开裂缺陷。本文通过理论与实践相结合的方式分析了晶体在生长过程中产生缺陷的原因,并提出了解决办法,成功生长出直径ø50 mm等径长150 mm的高质量Nd,Ce∶YAG单晶。本研究可为批量化生长大尺寸Nd,Ce∶YAG晶体的质量改进提供方向和指导。     

掺Yb3+钇铝石榴石晶体的生长和性能研究

用提拉法生长出φ40×190mm3的掺Yb3+钇铝石榴石(Yb∶YAG)晶体,摸索出了合适的温场系统、生长工艺和热处理条件.通过测量Yb∶YAG晶体在939nm处的透过率得出了其吸收系数与原始掺杂浓度之间的关系.所生长Yb∶YAG晶体的光-光转换效率为38.6;,斜率效率达55.1;.     

Cr,Tm,Ho∶YAG中Tm→Ho的能量转移

本文采用Boltzmann分布近似,计算了不同温度下Tm→Ho的净能量转移;计算了实验中不同温度下Ho3+离子的荧光发射强度在整个Tm-Ho体系荧光发射中的比例.我们的实验和计算表明,对Tm-Ho准三能级体系采用Boltzmann分布近似,其计算结果是可信的.     

Sm∶YAG晶体生长与吸收光谱研究

采用提拉法生长了掺杂3.0at;,5.0at;和10.0at;浓度的Sin∶ YAG晶体.采用ICP-AES方法初步测试了Sm离子在晶体中的浓度,并根据测试结果计算了Sm离子在晶体中的分凝系数,探讨了生长高掺杂浓度晶体的生长条件,测试了其在可见光及近红外光波段的吸收光谱.结果表明,Sin∶ YAG晶体在80 ～900 nm处几乎完全透明,在Nd∶ YAG晶体的发射波段,可有效吸收1064 nm的近红外光,且随着掺杂浓度的增加,其吸收效果越强.这表明Sin∶ YAG晶体对于高功率Nd∶ YAG激光器工作过程中产生的放大自发辐射现象引起的寄生振荡具有较好的抑制作用.     

新型Q开关晶体Cr^4＋：YAG的生长和退火研究

采用二阶Ca离子作为电荷补偿离子由提拉法生长出了具有高光学质量的调Q开关晶体Cr^4 :YAG并对该晶体进行了退火研究。吸收光谱测量表明原生态晶体中已有少量Cr^4 离子存在。晶体经空气中退火后Cr^4 离子浓度和1.06μm处的吸收系数均显著提高，晶体生长和退火实验显示出晶体中Cr^4 离子的浓度不仅取决于掺杂的Cr^3 离子的浓度，而且同晶体中的Ca/Cr浓度比密切相关。     

YAlO3∶Ce晶体的生长及性能研究

本文采用中频感应提拉法生长了尺寸为ø35 mm×70 mm的完整的YAlO₃∶Ce(YAP∶Ce)晶体。XRD测试结果表明所生长的YAP∶Ce晶体主相为YAP相,同时存在第二相YAG相;光致激发发射光谱表明晶体发射波长在344 nm和376 nm,激发波长分别为273 nm、290 nm和305 nm;X射线激发发射光谱表明晶体发射波长在377 nm附近;在γ高能射线激发下,晶体衰减时间曲线呈指数衰减,拟合后得到YAP∶Ce晶体的衰减时间为46 ns,通过高斯拟合以后YAP∶Ce晶体的能量分辨率和绝对光产额分别为8.51%和8 530 ph/MeV。本文分析了晶体生长过程中产生开裂和相变的原因,通过优化温场和工艺可以得到完整无开裂的晶体。如何获得更大尺寸的无开裂、无相变晶体,并实现量产是该晶体规模化应用中需要解决的重要技术难题。     

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。     

Si4+共掺杂Yb∶YAG单晶生长和光谱特性研究

利用提拉法生长了Si⁴⁺共掺杂Yb∶YAG单晶,该晶体属于立方晶系,O_h¹⁰-Ia3d空间群。掺杂的Si⁴⁺没有改变YAG的晶体结构,但是影响了发光离子的价态。吸收光谱表明Si⁴⁺的引入使得Yb²⁺含量增多,这是由于Si⁴⁺引入了过量的电荷,为满足电价平衡,Yb³⁺转换为Yb²⁺。Yb²⁺的出现降低了Yb∶YAG的发光强度。稳态X射线激发发射光谱结果表明Si⁴⁺共掺杂Yb∶YAG晶体的发光强度是Yb∶YAG的63%,γ射线激发下的光产额降至原来的40%。此外,由于原料中含有多种Yb的同位素,Yb∶YAG除了可以被X射线、γ射线激发出荧光外,还可以与中子发生核反应产生带电粒子,进而引起次级反应产生荧光。荧光的产生仍然由Yb³⁺决定,因此,Si⁴⁺掺入也降低了中子探测灵敏度。     

Ultraviolet Luminescence of Tm∶ YAG Crystal by Direct Irradiation with Femtosecond Laser

本文报道了室温下飞秒激光辐照Tm∶ YAG晶体的紫外光上转换荧光.Tm3+荧光的强度与泵浦光的功率之间的依赖关系揭示了晶体的上转换过程由三光子吸收过程所主导.研究表明上能级粒子的增加来自于Tm3+吸收一个泵浦光子跃迁到3H4能级后再吸收两个泵浦光子,然后离子跃迁至下能级产生上转换荧光.     

Sm∶YCOB晶体生长及吸收光谱表征

采用熔体提拉法生长了高质量Sm3+掺杂YCa4O(BO3)3(YCOB)晶体.通过X射线粉末衍射、高分辨X射线衍射摇摆曲线、ICP-AES、吸收光谱等对晶体的性能进行了研究.发现生长的Sm∶ YCOB晶体与YCOB晶体具有相同的结构,结晶质量较好,半高宽可达31弧秒;5at;浓度掺杂时Sm3+在YCOB晶体中分凝系数为0.773;晶体在1400～1600 nm范围内有若干较强的吸收峰.     

Cr4+,Yb3+:YAG晶体的生长及其吸收特性

用提拉法生长了Cr,Yb:YAG晶体,研究了在室温的吸收光谱特性以及氧化性气氛退火对其吸收特性的影响.在室温吸收光谱中存在着五大吸收带:在440nm和605nm存在着Cr3+离子的两个吸收带,而且退火使其发生了明显的"红移";在937nm和968nm处存在Yb3+离子的两个吸收带,能与InGaAs激光二极管(LD)有效耦合,适合激光二极管泵浦;而且在1.03μm处有一Cr4+离子的吸收峰,可用作可饱和吸收体,从而可以实现对Yb3+的自调Q激光输出.在氧化性气氛下退火对晶体吸收特性及缺陷的影响是:退火使晶体的缺陷明显减少而且使Cr4+浓度得到进一步的增加;Cr4+离子浓度的增加主要是由于二价阳离子Ca2+进入相应的Y3+晶格所造成.并且从晶格场的角度讨论了退火使Cr3+离子的吸收带发生"红移"的原因.     

飞秒激光辐照Tm:YAG晶体的紫外发光研究(英文)

本文报道了室温下飞秒激光辐照Tm∶YAG晶体的紫外光上转换荧光。Tm3+荧光的强度与泵浦光的功率之间的依赖关系揭示了晶体的上转换过程由三光子吸收过程所主导。研究表明上能级粒子的增加来自于Tm3+吸收一个泵浦光子跃迁到3H4能级后再吸收两个泵浦光子,然后离子跃迁至下能级产生上转换荧光。     

Nd:YbVO4激光晶体的生长及热学性质

用提拉法沿a轴和c轴成功生长出质量优良的Nd:YbVO4新型单晶.采用HRXRD-D5005型高分辨X射线衍射仪测得晶体的摇摆曲线,可以测得(400)面的半峰宽为70.92″,(004)面的半峰宽为19.80″.测得掺杂浓度为1;原子分数Nd:YbVO4晶体中Nd离子的有效分凝系数Keff为0.54.在298.15～573.15K温度范围内测量了晶体的热膨胀系数,αa=2.6×10-6/K,αb=2.5×10-6/K,αc=8.7×10-6/K;测得比热值为0.45～0.65J/g·K.测量了晶体的热扩散系数a,从而得到了其热导率λ.