Nd∶GGG晶体荧光寿命的测试及受激发射截面的计算

介绍了荧光寿命的测试原理。设计了荧光寿命测试系统。利用脉冲取样技术测试了Nd∶GGG晶体的荧光寿命,约为250μs。采用英国的荧光光谱仪,在室温条件下,用波长为488nm的Ar离子激光器激发Nd:GGG晶体,获得了Nd:GGG晶体的荧光光谱,计算出的Nd∶GGG晶体的受激发射截面σ(λ)为21.57×10-20cm2。     

Nd:GGG晶体荧光寿命的测试

针对Nd:GGG激光器,介绍了荧光寿命测试原理,设计了低频窄脉宽荧光寿命测试系统.该系统由光源、光路系统、驱动电路和探测系统等几部分组成.利用脉冲取样技术测试了Nd:GGG晶体的荧光寿命约为250μs左右.     

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.     

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。     

高浓度掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）晶体的光谱与激光特性

测量了高掺杂浓度Nd:YAG晶体的吸收光谱和荧光寿命,晶体的主吸收峰在808nm处,Nd掺杂的摩尔分数为0．030的Nd:YAG晶体的吸收系数高达20．7cm^-1,荧光寿命为150us,存在浓度猝灭,进行了钛宝石激光抽运高掺杂浓度Nd:YAG和Nd:YVO4晶体的激光性能对比实验,所用Nd:YAG晶体摩尔分数为0．020和0．025,激光斜率效率分别为29．7％和32％,Nd:YVO4晶体摩尔分数为0．030,激光斜率效率为34．7％,表明了高浓度Nd:YAG晶体在激光性能上与高浓度的Nd:YVO4晶体相当。     

高浓度掺钕钇铝石榴石(Nd∶YAG)晶体的光谱与激光特性

测量了高掺杂浓度Nd∶YAG晶体的吸收光谱和荧光寿命。晶体的主吸收峰在 80 8nm处 ,Nd掺杂的摩尔分数为 0 0 30的Nd∶YAG晶体的吸收系数高达 2 0 7cm-1,荧光寿命为 15 0 μs,存在浓度猝灭。进行了钛宝石激光抽运高掺杂浓度Nd∶YAG和Nd∶YVO4 晶体的激光性能对比实验 ,所用Nd∶YAG晶体摩尔分数为 0 0 2 0和 0 0 2 5 ,激光斜率效率分别为 2 9 7%和 32 % ;Nd∶YVO4 晶体摩尔分数为 0 0 30 ,激光斜率效率为 34 7% ,表明了高浓度Nd∶YAG晶体在激光性能上与高浓度的Nd∶YVO4 晶体相当     

Nd3+:LiNbO3 晶体的坩埚下降法生长及光谱特性

以同成分化学组分比(Li2O:48.6mol%,Nb2O5:51.4mol%)为原料,Nd2O3为掺杂剂,应用坩埚下降法技术,生长了Nd3+初始掺杂为0.2mol%的LiNbO3晶体。测定了晶体的差热曲线、红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱,并与用提拉法技术生长的晶体性质进行了比较。观测到了Nd3+的特征吸收峰。在800nm的半导体激光激发下研究了晶体在1.06μm附近的荧光曲线和荧光寿命,观测到了1067,1080,1085,1093,1106nm五个分裂的4F3/2→4I11/2能级跃迁发射峰。测定了最强荧光峰(1085nm)的荧光寿命为351μs。与用提拉法技术生长的晶体相比,其荧光寿命得到了大幅度的变长,约为3.5倍。在密封条件下用坩埚下降法技术生长的晶体,由于在生长过程中隔绝了空气和水汽,所以在获得的晶体中具有低的OH-离子浓度,获得了长的荧光寿命。     

铬、钕双掺钆镓石榴石(Cr4+,Nd3+):Gd3 Ga5 O12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(Cr^4 ,Nd^3 ：GGG)自调Q激光品体。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Cr^4 ：GGG,Nd^3 ：GGG和(Cr^4 ,Nd^3 )：GGG晶体吸收光谱的关系。测量了(Cr^4 ,Nd^3 )：GGG晶体和Nd^3 ：GGG晶体的荧光寿命,它们分别是33μs和250μs。实验表明,(Cr^4 ,Nd^3 )：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。     

固体材料中稀土离子荧光寿命的研究

本文用激光激发和荧光探测技术测定了Eu2+、Eu3+、Ce3+、Dy3+、Nd3+和Tb3+离子在一些发光材料和激光晶体等固体中的荧光寿命,其寿命值从几十纳秒到几毫秒.为此对寿命测量技术进行了探讨以适应如此宽广的时间范围.从测得的寿命数据解释了材料内激活离子的性质和相互作用.     

Nd∶YAG晶体1.064 μm受激发射截面随温度变化特性研究

测量了Nd∶YAG晶体从-70℃到+80℃不同温度下的荧光发射光谱和荧光寿命,计算了该晶体在不同温度下1.064 μm受激发射截面,首次获得在此温度变化范围内受激发射截面随温度的线性变化关系.     

Nd∶KY(WO4)2和Nd∶KG(WO4)2晶体吸收光谱性能分析

通过研究分析钨酸盐晶体Nd∶KY(WO₄)₂和Nd∶KG(WO₄)₂在室温下的吸收光谱，发现这2种晶体具有作为激光晶体的优良特性。根据Judd-Ofelt理论和测试所得的吸收光谱及数据，用VC++编程计算出晶体的谱线强度、振子强度、吸收截面等，拟合得Nd³⁺离子的3个晶场调节参数Ω_λ(λ=2，4，6)的值，并从理论上计算了自发跃迁几率、能级寿命、荧光分支比和积分发射截面。从计算得出的荧光分支比β可以看出，Nd∶KY(WO₄)₂(β_1060nm=0.4380)和Nd∶KG(WO₄)₂(β_1060nm=0.4618)晶体荧光分支比都较大，计算了该晶体的X=Ω₄/Ω₆，并将其X值与其他晶体的X值加以比较，Nd∶KY(WO₄)₂和Nd∶KG(WO₄)₂均易于实现1.06μm激光输出，适合作为LD泵浦的钨酸盐晶体激光器。     

国产掺Nd3+透明薄片陶瓷的光学性能研究

研究了国产透明陶瓷Nd∶YAG和Nd∶YSAG的光学和激光性能.介绍了透明陶瓷Nd∶YAG和Nd∶YSAG的制作方法及其光谱性能,报道了相应的激光实验结果.对于Nd∶YAG薄片激光器,得到了中心波长1 064.2 nm,半高全宽为0.89 nm的激光输出,泵浦阈值功率0.267 W,最大激光输出功率0.319 W.对于Nd∶YSAG薄片激光器,由于荧光寿命比较长,可实现高掺杂,输出激光的中心波长为1 063.8 nm,半高全宽为1.6 nm,最大激光输出功率为0.356 W,斜率效率达23.2％,结果证明国产Nd∶YSAG陶瓷适用于短脉冲薄片激光器.     

Gamma-ray irradiation effect on the absorption and luminescence spectra of Nd:GGG and Nd:GSGG laser crystals

Laser crystals Nd³⁺:Gd₃Ga₅O₁₂ (Nd:GGG) and Nd³⁺:Gd₃Sc₂Ga₃O₁₂ (Nd:GSGG) were grown by Czochralski method. The influence of gamma-ray irradiation on their absorption and luminescence spectra has been investigated. Two additional absorption (AA) bands induced by gamma-ray irradiation appear in the spectra of Nd:GGG crystal while only a very weak AA band appears for the Nd:GSGG crystal. This indicated that Nd:GSGG crystal has stronger ability to resist the color center formation by irradiation. The intensity of the excitation and emission spectra of Nd:GGG crystal decrease after the irradiation of 100 Mrad gamma-ray. In contrast, a luminescence strengthening effect was observed in Nd:GSGG crystal after exposure to the same irradiation dose. The results showed that the Nd:GSGG crystal is a promising candidate used under radiation environments such as in outer space.     

Yb3+离子掺杂浓度对Yb∶YAG晶体发光及荧光寿命的影响

研究了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的发光特性和荧光寿命.Yb3+在YAG晶体中的掺杂浓度分别为5at%、10at%、20at%、30at%.Yb3+离子掺杂浓度越高，Yb∶YAG晶体的吸收系数越大.采用940 nm波长的LD泵浦源和TRIA X550荧光谱仪，对这一系列掺有不同浓度Yb3+的Yb∶YAG晶体进行了荧光光谱的测定.结果表明:在1030 nm主发光波段的荧光强度以10at%Yb∶YAG的为最强.同时发现它在450 nm-680 nm波段有明显的可见发光，其强度随Yb3+掺杂浓度的增加而迅速地增强.Yb∶YAG晶体的荧光寿命存在浓度猝灭现象，对猝灭机制进行了分析研究，指出浓度猝灭的主要原因是合作发光和痕量稀土离子的上转换发光.     

Semianalytical thermal analysis of rectangle Nd:GGG in heat capacity laser

Based on the theory of anisotropy semianalytical thermal analysis, the temperature field of rectangle Nd:GGG heat capacity laser crystal is investigated. Through an analysis of the working characteristics of the heat capacity laser crystal, a thermal model of heat capacity laser crystal is established. Using a new method for the anisotropic medium heat conduction equation, a temperature field expression of rectangle Nd:GGG heat capacity laser crystal for pumping stage and cooling stage is obtained, respectively. These results show that when using the output power of 300 W LD end-pumped rectangle Nd:GGG crystal for 10 seconds, the maximum temperature rise in the center of the pump face is 180.18°C, and after stopping pumping for 100 seconds, the maximum temperature rise drops to 0.74%. These results from this work provide a theoretical basis for the optimized design of a LD end-pumped heat capacity laser.     

Diode-end-pumped passively mode-locked Nd:GGG laser with a semiconductor saturable mirror

We report on the passive mode-locking of a diode-end-pumped neodymium-doped gadolinium gallium garnet (Nd:GGG) crystal with a semiconductor saturable absorber mirror (SESAM). Continuous wave (CW) mode-locking was obtained. The mode-locked pulse duration was estimated to be ∼17.5 ps with a maximum average output power of 0.4 W. The mode-locked pulses have a repetition rate of 121.5 MHz. To our knowledge, this is the first demonstration of passive mode-locking of the diode pumped Nd:GGG lasers.     

Cr：Nd：GSGG晶体1．061μm受激发射截面随温度变化特性研究

测量了Cr：Nd：GSGG晶体从-70℃到 80℃温度下的荧光发射光谱和荧光寿命，计算了该晶体在不同温度下1．061μm受激发射截面，获得在此温度变化范围内受激发射截面随温度的线性变化关系。