Nd:Ca10 K(VO4)7激光晶体的生长及光谱性质

采用固相法合成多晶粉末原料,并用提拉法(Czochraski)生长出尺寸约为φ20 mm×20mm、光学质量优良的Nd:Ca10K(VO4)7晶体.采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP)测定了Nd3 、K 离子在晶体中的掺杂浓度,并据此计算出其有效分凝系数Keff分别为1.25、0.73.测定了晶体的热膨胀系数,约为αa=7.9×10-6K-1,αc=11.3×10-6K-1;维氏硬度为358.3VDH.在室温下测定了Nd:Ca10K(VO4)7晶体的偏振吸收谱、偏振荧光谱及荧光寿命,并用J-O理论计算了其光谱参数.结果表明,该晶体在810 nm处的吸收半峰宽为11 nm,其吸收截面为5.06×10-20cm2;在1069nm处具有较大的发射截面,约为1.72×10-19cm2.同时,该晶体还具有比较弱的浓度猝灭效应.这些特点表明该晶体较适合用作微片激光材料.     

Nd∶GdVO4激光晶体的光谱性质和热学性质

用提拉法生长了Nd∶GdVO4单晶,测量了其室温吸收谱和室温荧光谱,测量了其热扩散系数α和比热CP,从而得到了其热导率λ.可以看到Nd∶GdVO4晶体的吸收波长在808nm附近,与已经商品化的GaAlAs LD的发射波长能很好地匹配,从而增加了吸收效率,并且Nd∶GdVO4晶体具有较高的热导率,有望在高功率的激光系统中获得应用.所以Nd∶GdVO4晶体是理想的激光材料.     

掺钛蓝宝石晶体热学性质研究

本文系统分析了掺钛蓝宝石晶体的热学性质.在303.15～ 764.15 K的温度范围内,晶体的主热膨胀系数分别为α1=3.8 ×10-6K-1和α3=6.4×10-6 K-1.298.15 K时,晶体的比热为0.766 J·g-1·K-1.采用激光脉冲法测试了晶体在303 ～570 K温度范围内的热扩散率.掺钛蓝宝石晶体的主热导率分量k与热力学温度T的函数关系通过拟合获得,为k1=-626.60772/(-2.52108T+706.53622)+5.96781和k3=-1347.76226/(-2.37632T+616.40571) +5.88351.     

Ba3(VO4)2晶体的生长和拉曼性质的研究

采用提拉法生长了尺寸为φ22mm×50 mm的Ba3(VO4):晶体.室温下测试了Ba3(VO4)2晶体不同激发配置下自发拉曼散射光谱.另外测试了该晶体在532 nm、25 ps脉冲下的受激拉曼散射,观察到3阶斯托克斯线(625.5 am)和1阶反斯托克斯线(506.8 nm),并估算了Ba3(VO4)2晶体的稳态拉曼增益系数.     

Nd∶GdVO4热常数的测量和激光性能研究

中频感应加热提拉法生长了低钕掺杂的GdVO4晶体,用机械分析仪来测量Nd∶GdVO4晶体的热膨胀系数, 沿c方向的热膨胀系数为7.42×10-6/K,而沿a方向的热膨胀系数只有1.05×10-6/K,比同比Nd0.0054Y0.9946VO4晶体样品测量结果小.差示扫描热计法测量了Nd∶GdVO4晶体的比热, 298K时为0.52J/g*K.首次用激光脉冲法测量了Nd∶GdVO4晶体的室温热导率.实验表明,Nd∶GdVO4晶体沿<001>方向的热导率数值达11.4W/m*K, 比Nd∶YAG晶体高(测得10.7W/m*K),其<100>方向的热导率为10.1W/m*K.激光实验显示在较高功率泵浦激光输出上Nd∶GdVO4晶体具有比Nd∶YVO4晶体更加优良的性能.     

Yb∶LuxY1-xPO4混晶的生长及成分分析

用Pb2P2O7作为助熔剂采用自发成核的方法生长了Yb∶ LuxY1-xPO4混晶;X射线粉末衍射分析显示Yb∶LuxY1-xPO4晶体为四方磷钇矿结构;用光学显微镜观察了混晶的形貌,发现(100)面为混晶的解理面.红外分析表明助熔剂没有掺杂进晶体内部;根据电子显微探针分析数据,晶体分子式近似可以写成Yb0.05Y0.475Lu0.475PO4.     

Nd：GdVO4激光晶体的光谱性质和热学性质

用提拉法生长了Nd:GdVO4单晶，测量了其室温吸收谱和室温荧光谱，测量了其热扩散系数α和比热Cp,从而得到了其热导率λ。可以看到Nd：GdVO4晶体的吸收波长在808nm附近，与已经商品化的GaAlAs LD的发射波长能很好地匹配，从而增加了吸收效率，并且Nd：GdVO4晶体具有较高的热导率，有望在高功率的激光系统中获得应用。所以Nd：GdVO4晶体是理想的激光材料。     

Yb:NdPO4晶体的生长与光谱性质

采用助熔剂自发成核法,以Li2CO3-2MoO3为助熔剂,生长出了Yb∶ NdPO4晶体.通过X射线粉末衍射和X射线能谱技术对所得的晶体进行了表征.结果表明,少量Yb3+掺入到了NdPO4晶体中,但并未改变NdPO4晶体的晶格结构.比较了Yb∶ NdPO4晶体和NdPO4晶体室温下的透过光谱.测量了室温下晶体的荧光光谱,泵浦光波长为332 nm.结果表明晶体的最强荧光发射峰位于995nm,归属于Yb3+从激发态2F5/2到基态2F7/2的电子跃迁.1059nm的发射峰归属于Nd3+从4 F3/2到4I11/2的电子跃迁.Nd3+的发射峰强度较弱,表明在室温下晶体中主要发生了Nd3+ →Yb3的能量传递.     

Er/Yb:Gd0.5Lu0.5VO4多晶原料的合成及表征

Er/Yb: Gd05Lu0.5VO4晶体用于人眼安全和超快调Q脉冲激光领域中,而生长该类晶体的原料需纯度高、成分均匀、配比准确.以三种方法合成Er/Yb: Gd0.5Lu0.5VO4原料:(1)利用液相法合成的ErVO4、YbVO4、LuVO4、GdVO4以一定比例混合在高温下烧结(液相-固混法);(2)采用液相共沉淀法生成Er/Yb: Gd0.5Lu0.5VO4沉淀后在高温下烧结(液相-液混法);(3)以柠檬酸为络合剂,用溶胶-凝胶法合成前驱体,在高温下烧结.利用XRD、FTIR、SEM、ICP、EDS等分析方法对合成原料表征,探讨各种方法合成原料的最佳条件,从纯度、颗粒尺寸、均匀性、组分准确性等方面比较三种方法合成原料的优缺点,为合成优质钒酸盐混晶原料提供重要的实验依据.     

蓝宝石晶体的热学性能研究

对热交换法生长的蓝宝石晶体的热学性质做了系统的研究.在298 ～1773 K的温度范围内,用热膨胀仪测量晶体的主热膨胀系数分别为α11=5.312×10-6 ～8.379×10-6 K-1,α33=6.008×10-6～9.317×10-6K.,r向热膨胀系数αr=5.402×10-6K-1～8.821×10-6K-1.在298 ～1273 K的温度范围内,测得晶体的比热为0.7798～1.2242 J/(g·K).采用激光脉冲法测量了在298～1273 K温度范围内晶体的热扩散系数,并通过计算得出主热导率分别为k11 =31.429～5.556 W/(m·K)和k33 =33.611 ～7.651 W/(m·K),r向热导率kr=36.521 ～9.153 W/(m· K).     

The growth and dislocation characterization of Yb0.005Y0.848Lu0.147VO4 mixed laser crystal

A new mixed laser crystal, Yb_0.005Y_0.848Lu_0.147VO₄, has been successfully grown using the Czochralski method. An ICP‐OES was used to measure the concentrations of elements (Yb, Y, Lu, V) in the crystal, and the chemical formula was determined. X‐ray powder diffraction analysis shows that the crystal has ZrSiO₄ structure. A pair of edge dislocations with certain orientation was observed by the HREM, and the orientation was confirmed by the calibration of the diffraction spots. The formation mechanism of this type dislocation was given by analysis on structure and thermal expansion of crystal. The suggestion to avoid these dislocations was also given.     

Yb0.140Gd0.813La0.047VO4晶体的生长、光谱和激光损伤阈值

采用Czochralski方法生长出了Yb0.140Gd0.813La0.047VO4晶体,并测试了Yb3+与La3+在GdVO4晶体中的有效分凝系数.实验结果表明,掺入La3+可在一定程度上提高晶体的激光损伤阈值和晶体生长过程中的稳定性.此外,La3+的引入还有利于减缓高浓度Yb3+掺杂晶体中的荧光捕获效应和浓度猝灭效应的激光损伤阈值.Yb3+在该晶体中具有很宽的吸收半峰宽和荧光半峰宽,分别为26nm和47nm,具有较大的吸收截面和发射截面,分别为2.26×10-20cm2和0.96×10-20cm2,因此该晶体有望用作可调谐激光晶体和飞秒激光晶体.     

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。     

Yb3+:YVO4晶体的生长及光谱性能研究

采用提拉法生长出光学质量优良的Yb3+:YVO4晶体,研究生长过程中工艺参数的控制.测得掺杂浓度为18.1;Yb3+:YVO4晶体中Yb3+离子的有效分凝系数Keff为0.96.测定了不同Yb3+离子掺杂浓度晶体的吸收光谱和荧光光谱,并分别计算了不同掺杂浓度下Yb3+:YVO4晶体的光谱参数.本文总结和解释了掺杂浓度影响其性能的规律,讨论了Yb3+:YVO4晶体作为激光晶体的优点.     

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.     

Y0.145Gd0.855Ca4O(BO3)3混晶的晶体生长和压电、热膨胀性能

利用提拉法成功生长出了Y0.145Gd0.855Ca4O(BO3)3(Y0.145Gd0.855COB)混晶.对其压电系数和热膨胀系数进行了测量,测得压电系数d26为9 pC/N,计算得到热膨胀系数α11,α22 α33分别为12.97×10-6/℃,5.94×10-6/℃,8.03×10-6/℃.通过与YCa4O(BO3)3和GdCa4O(BO3)3晶体的对比,分析了Re3+半径和Re3+、Ca2+的无序分布对于Y0.145 Gd0.855COB混晶的压电性能和热膨胀性能的影响.     

镥铝石榴石(Lu3Al5O12∶Pr)晶体的生长及发光性能

用提拉法生长出了直径45 mm的Lu3Al5O12:1; Pr(LuAG: Pr)石榴石闪烁晶体.测试了该晶体不同部位样品的吸收谱、激发发射光谱和多道能谱等.对晶体的吸收波段、发光峰位和激发波长及其对应的Pr离子中电子的跃迁能级进行了指认.测得LuAG: Pr晶体在137Cs放射源激发下的闪烁衰减时间为29 ns,光产额约为10800±540photons/MeV,光致发光衰减时间为21.93 ns.LuAG: Pr晶体样品的热释光(TSL)曲线证实晶体中存在较多的能够束缚电子的浅陷阱.