激光二极管抽运(Tm,Ho)∶YLF激光器光谱特性实验分析

Ho∶YLF晶体的5I7和5I8斯塔克能级分裂数较多,形成2047~2070nm宽的增益谱带,对于可调谐2μm激光及宽带激光放大器研究具有重要意义。理论上分析了(Tm,Ho)∶YLF晶体的能级结构,并对晶体掺杂浓度和长度进行了优化。实验研究了激光二极管抽运微片Tm(原子数分数0.06),Ho(原子数分数0.004)∶YLF激光谱线可调谐特性,调谐范围2.0656~2.0671μm。利用(Tm,Ho)∶YLF晶体的宽增益谱特性,将其作为激光二极管抽运激光放大器,成功地将2.048μm(Tm,Ho)∶GdVO4激光功率放大了2.5倍。实验上测量了(Tm,Ho)∶YLF晶体在强抽运条件下480~492nm及530~550nm可见波段的上转换蓝绿光荧光谱。     

激光二极管抽运(Tm,Ho):YLF激光器光谱特性实验分析

Ho：YLF晶体的^5I7和^5I8斯塔克能级分裂数较多。形成2047～2070nm宽的增益谱带,对于可调谐2μm激光及宽带激光放大器研究具有重要意义。理论上分析了(Tm,Ho)：YLF晶体的能级结构。并对晶体掺杂浓度和长度进行了优化。实验研究了激光二极管抽运微片Tm(原子数分数0．06)．Ho(原子数分数0．004)：YLF激光谱线可调谐特性。调谐范围2．0656～2．0671μm。利用(Tm,Ho)：YLF晶体的宽增益谱特性．将其作为激光二极管抽运激光放大器。成功地将2．048μm(Tm,Ho)：GdVO1激光功率放大了2．5倍。实验上测量了(Tm,Ho)：YLF晶体在强抽运条件下480～492nm及530～550nm可见波段的上转换蓝绿光荧光谱。     

Tm,Ho双掺杂YVO_4晶体中Tm对Ho敏化发光现象

报道了对Tm ,Ho双掺YVO4 晶体光谱性能的测量结果 ,包括用UV 3 65型分光光度计测出单掺Tm∶YVO4 及Ho∶YVO4 吸收谱以及双掺Tm∶Ho∶YVO4 的吸收谱 ;用Ar离子激光器 4 88nm ,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=80 5nm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 (～ 2 6nm) ,大的峰位吸收截面和积分吸收截面 (～ 1 4× 1 0 -2 0 cm2 和 2 74 5× 1 0 -2 0cm) ,能量转换效率高 (可达 87% ) ,且泵浦阈值低 (～ 1 5mW )。表明了YVO4 晶体中Tm能有效地敏化Ho,并产生 2 μm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 ,2 μm激光振荡的探索中 ,Tm∶Ho∶YVO4 晶体将是一种很有实际应用潜力的材料。     

Tm，Ho双掺杂YV04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Tm：YVO4及Ho：YVO4吸收谱以及双掺Tm：Ho：YVO4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,Tm：Ho：YVO4晶体将是一种很有实际应用潜力的材料。     

Yb∶Y_3Al_5O_(12)晶体晶格振动光谱的研究

采用提拉法生长Y3Al5O12(YAG)晶体和Yb3 掺杂原子数分数分别为5%,10%,15%,20%,25%,50%和100%的Yb∶Y3Al5O12(Yb∶YAG)晶体。系统表征和分析了Yb3 掺杂浓度对拉曼光谱的影响。随着Yb3 掺杂浓度的增加,晶体的振动模式没有明显的变化,晶体结构没有改变;在370 cm-1和785 cm-1附近,振动吸收峰的半峰全宽逐渐增大。分析得出,Yb3 掺杂浓度对晶体的晶格、对称性、荧光寿命均有影响,从而可能影响到晶体的光谱和激光性能。     

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。     

单、双掺钒酸钇晶体的Raman光谱与能量转移研究

文章采用双光栅单色仪(HRD-1),氩离子激光器的488.0 nm波长激发,分别测得室温下,激发光平行、垂直晶体c轴入射时,Tm3 ,Ho3 单掺和双掺钒酸钇晶体的拉曼光谱,对检测结果进行分析并探讨了对能量转移的影响.观测到对Ho3 :YVO4,激发光垂直c轴时的散射光强明显强于激发光平行c轴时的散射光强;由于488.0 nm波长靠近Ho3 的一个吸收峰,吸收和散射相互竞争,使475 cm-1被削弱,且外模振动展宽;测得样品最大声子能量集中在880cm-1附近.主要是(VO4)3-的A1g呼吸模引起的,表明与YAG基质一样,也是一种具有高声子能量的晶体.用808 nm激发,锁相放大器,PbS探头接收,测得双掺Tm3 :Ho3 :YVO4的2.09 μm荧光强度是单掺Tm3 ∶YVO4 1.85 μm的4/5,意味着Tm3 对Ho3 的敏化效率高达80%,因为Tm3 :YVO4的荧光谱与Ho3 吸收谱重合甚少,由辐射跃迁导致的能量转移可能性不大,因此Tm3 离子之间的交叉弛豫以及Tm3 的3F4与Ho3 的5I7之间近共振的能量转移主要是依靠声子辅助的无辐射跃迁.     

Ho3+:LiYF4晶体的中红外发光特性

用坩埚下降法制备了Ho3+离子掺杂的LiYF4单晶。测定了Ho3+:LiYF4晶体的偏振吸收光谱。应用Judd-Ofelt理论分别计算了Ho3+:LiYF4晶体中Ho3+离子的有效强度参数Ω2,4,6、能级跃迁振子强度fexp和fcal、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β、辐射寿命τrad等光谱参数。测定了样品在640 nm光激发下的红外发射光谱,观测到由Ho3+离子的5I6→5I7跃迁所致的2.8～3μm中红外发光,以及在1.2μm(5I6→5I8)和2.0μm(5I7→5I8)处较强的荧光。Ho3+:LiYF4单晶样品的吸收峰线宽较宽,计算得到1.2μm和2.0μm的峰值发射截面分别达到0.20×10-20cm2和0.51×10-20cm2,同时测定了1 191 nm(5I6→5I8)和2 059 nm(5I7→5I8)发射的荧光寿命。研究结果表明:Ho3+:LiYF4晶体在2.0～3μm波段的中红外激光器中有较大的应用前景。     

Cr3+/Tm3+/Ho3+共掺氟磷酸盐玻璃的制备及性能表征

制备了不同Al(PO3)3含量的掺铥系列氟磷酸盐玻璃,研究了其结构、热稳定性和光谱性质.研究了不同摩尔百分数Al(PO3)3掺杂下Cr3 /Tm3 /Ho3 共掺氟磷酸盐玻璃在2.0μm处的发光特性.并且用Judd-Ofelt理论计算了强度参量,并由此计算了激发能级的自发辐射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参量.结果表明,随着Tm3 浓度增加,2.0μm处发光的强度逐渐增强.证明了Tm3(3F4)→Ho3 (5I7)能量转移是非常有效的,并与掺杂浓度有关.     

CLR-2二极管泵浦单频Tm,Ho:YAG/Tm:YAG激光器

CLR光子公司研制了一种新型固体激光器——连续波二极管泵浦Tm,Ho∶YAG激光器。据说,这种激光器是在市场上销售的首批二极管泵浦单频2.1μm激光器。 CLR-2的特点是超稳定有效激光二极管泵浦;Tm,Ho∶YAG激光器在2.1μm波段工作对人限安全(Tm∶YAG激光器在2.02μm波段工作);从Tm,Ho∶YAG的2088至2100nm     

Tm~(3+)和Ho~(3+)双掺氟锗酸盐玻璃的中红外发光性质

用高温熔融法制备了Tm3+和Ho3+离子双掺的65GeO2-12AlF3-10BaF2-8Li2O-5La2O3氟锗酸盐玻璃.应用Judd-Ofelt理论,获得了Ho3+离子的强度参量(Ω2,Ω4,Ω6),自发辐射跃迁几率Ar,辐射寿命τ等光谱参量.根据McCumber理论,计算了玻璃中Tm3+和Ho3+离子的吸收截面σa、受激发射截面σe和增益光谱G(λ).在808nm激光二极管激发下,研究分析了Tm3+离子的交叉弛豫过程和Tm3+敏化Ho3+离子的2.0μm的红外发射光谱.结果表明,一定浓度Ho3+的共掺提高了Tm3+(3F4)→Ho3+(5I7)之间的能量转移效率,增强了~2.0μm的红外发光.     

Yb:Y3Al5O12晶体晶格振动光谱的研究

采用提拉法生长Y3Al5O12(YAG)晶体和Yb3 掺杂原子数分数分别为5%,10%,15%,20%,25%,50%和100%的Yb:Y3Al5O12(Yb:YAG)晶体.系统表征和分析了Yb3 掺杂浓度对拉曼光谱的影响.随着Yb3 掺杂浓度的增加,晶体的振动模式没有明显的变化,晶体结构没有改变;在370 cm-1和785 cm-1附近,振动吸收峰的半峰全宽逐渐增大.分析得出,Yb3 掺杂浓度对晶体的晶格、对称性、荧光寿命均有影响,从而可能影响到晶体的光谱和激光性能.     

激光二极管抽运(Tm,Ho)∶YLF微片激光器的实验研究

从理论上分析了准三能级 (Tm ,Ho)∶YLF晶体的增益与温度关系 ,晶体温度的降低和长度的缩短有利于减小重吸收损耗对激光器运行性能的影响。在室温条件下 ,用 2 7W波长为 792nm激光二极管端面抽运Tm(原子数分数 0 .0 6 ) ,Ho(原子数分数 0 .0 0 4 )∶YLF微片激光器 ,阈值抽运功率为 4 5 0W ,当入射到晶体内的激光二极管功率为 1 88W时 ,2 μm激光最大输出功率为 32 8mW ,斜率效率为 2 2 5 % ,光 光转换效率达 17 4 %。为达到激光最佳运行条件 ,还探讨了激光二极管波长 ,抽运光偏振方向以及晶体温度对Tm ,Ho激光器性能的影响。     

激光二极管纵向抽运(Tm,Ho)∶YLF激光器的研究

对激光二极管端面抽运 (Tm ,Ho)∶YLF固体激光器的激光特性进行了研究。根据激光二极管抽运准三能级系统的特性 ,详尽地分析了能量在Tm3 + 离子和Ho3 + 离子之间的传递过程 ,给出了 (Tm ,Ho)∶YLF激光器准三能级的速率方程 ,对上转换及激光下能级粒子再吸收对激光二极管抽运 (Tm ,Ho)∶YLF激光器运转的影响进行了理论分析 ,得出了 (Tm ,Ho)∶YLF激光器的阈值抽运功率和斜率效率的解析表达式。同时对 (Tm ,Ho)∶YLF微片激光器的激光特性进行了实验研究 ,当保持晶体温度为 19℃时 ,阈值抽运功率为 4 2 5mW ,斜率效率为 2 2 .5 % ,最大光光转换效率为 17.4 % ,并且在将晶体保持在四个不同的温度下 ,给出了激光输出功率随抽运功率变化的实验结果。将理论与实验结果进行比较 ,发现吻合得比较好。     

Tm:Y2SIO5晶体的生长和光谱性质研究

采用中频感应提拉法生长了高质量的Tm:Y2SiO5(Tm:YSO)晶体,测定了晶体的晶格常数和分凝系数.运用劳厄照相法确定了单斜晶系Tm:YSO晶体的三个偏振轴(010),D1和D2,在室温下测量了三个偏振轴方向的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了晶体吸收峰的吸收线宽和吸收截面.研究发现,相对于其他两个偏振轴方向,D1方向在790 nm处出现较强的吸收峰,同时在2μm附近出现了一定强度的发射峰,D1方向的吸收截面较大,荧光寿命较长.Tm:YSO晶体适用于AIGaAs二极管抽运固体激光器.在2μm波段固体激光器的应用上将有很大的发展潜力.     

掺铥钨酸盐晶体的光谱研究

采用丘克拉斯基法生长出Tm3+:BaWO4单晶,并在室温下测量了掺铥钨酸钡晶体的吸收光谱。Tm3+:BaWO4晶体在268nm和362nm光源激发下,可以分别观测到位于477.2 nm(1G4→3H6)和455.5nm(1D2→3F4)的可见荧光。本文还报道了在Nd:YAG激光器产生波长1.06μm强脉冲激光激发ZnWO4:Tm3+单晶时,测得Tm3+离子1G4至3H6跃迁的波长在484 nm范围的蓝色上转换荧光光谱。     

Ho3+/Tm3+共掺Ge-Ga-S-CsI玻璃的2.0μm中红外发光特性的研究

用熔融急冷法制备了系列Ho3+/Tm3+共掺的78GeS2-12Ga2S3-10Csl玻璃样品,测试了样品的吸收光谱以及808 nm激光泵浦下的2μm中红外荧光光谱.用Judd-Ofelt理论计算了Ho3+离子在78GeS2-12Ga2S3-10CsI硫卤玻璃中的强度参数Ω(i=2,4,6)、自发辐射跃迁概率Arad和...     

M3Al2Si3O12（M=Ca,Cd）玻璃中Er^3＋离子的吸收和1534nm荧光光谱

本文报告了室温下M3Al2Si3O12:Er^3 (M=Ca,Cd）新硅酸盐玻璃从300－1650nm范围内的吸收光谱，在488nm、632．8nmLD激光泵浦下Er^3 离子发射很强的1534nm红外光及其荧光光谱性质。分析其荧光物理过程，指出Er63 掺杂的M3Al2Si3O12玻璃是1534nm激光和光纤放大器用的极好的候选材料。     

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.     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的2.0μm发光特性及能量传递

研究了Tm3+/Ho3+共掺TeO2-WO3-ZnO玻璃在808 nm激光二极管抽运下的2.0μm发光特性及Tm3+与Ho3+之间的能量传递.应用Judd-Ofelt理论计算了Ho3+在碲酸盐玻璃中的谱线强度参量Ωt(t=2,4,6)、自发辐射概率Ar、辐射寿命τr等.计算了Ho3+的吸收截面σa(λ)和受激发射截面σa(λ).结果表明:碲酸盐玻璃中Tm3+→Ho3+正向能量传递系数大约是Tm3+←Ho3+反向能量传递系数的18倍.Ho3+离子的5I7能级的寿命为3.9 ms,2.0 μm处的最大发射截面为9.15×10-21cm2.在O.5 mol%Tm2O3和0.15 mol%Ho2O3共掺的碲酸盐玻璃中能获得2.0μm的最大增益.通过比较氟化物、碲酸盐和镓铋酸盐重金属氧化物等玻璃中Ho3+的量子效率η,σe×τm值和增益系数G(λ)等,发现Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃是一种理想的2.0μm激光器用基质玻璃.