Nd3+∶YCa4O(BO3)3单晶的坩埚下降法生长与光谱性能

Nd3+:YCOB单晶是在激光调制技术上具有重要应用价值的自倍频光学材料.采用高温固相反应合成Nd3+∶YCOB多晶粉体,再通过垂直区熔处理制备出高纯度Nd3+∶YCOB晶粒料,采用坩埚下降法生长出1mol;、2mol;和5mo1; Nd3+掺杂比例的系列Nd3+∶ YCOB单晶.测试表征了所生长单晶试样的光谱性能,包括吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减时间.在808 nm红外光源激发下,Nd3+∶YCOB单晶显示出中心波长1064 nm的强荧光发射,其荧光寿命为157～162μs,证实1064 nm强荧光发射随Nd3+掺杂浓度加大而明显增强.     

Er3+:CaMoO4单晶的坩埚下降法生长与光谱性能

采用高温固相反应法合成Er3+:CaMoO4多晶料,通过坩埚下降法生长出1 mol; Er3+掺杂CaMoO4单晶;应用X射线粉末衍射证实了晶体材料的结晶物相,测试了退火前后单晶试样的透射光谱、吸收光谱、上转换荧光光谱和近红外荧光光谱,应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+:CaMoO4晶体的光谱性能参数.研究表明,在980 nm激发光源作用下,从单晶试样获得较强的上转换绿色荧光发射,且呈现以1535 nm为中心波长的较宽荧光发射;经空气氛退火处理单晶试样的光学透过性得以改善,其上转换荧光发射和近红外荧光发射也得以明显增强.     

Zn2+∶Yb3+∶LiNbO3晶体生长及光谱性能研究

采用提拉法成功生长了Zn2+(2mol;)单掺的同成分铌酸锂(Zn2+∶LiNbO3)晶体及Zn2+(6mol;)和Yb3+(1 mol;)双掺的同成分铌酸锂(Zn2∶Yb3+∶LiNbO3)晶体,晶体尺寸分别约为φ30 mm×40 mm和φ30 mm×50mm.测试了这两个晶体的XRD图谱并与标准图谱进行了比较.测量了Zn2∶LiNbO3和Zn2∶Yb3+∶LiNbO3晶体的红外透射光谱,OH-的振动吸收峰分别位于3484.2 cm-和3493.7 cm-1,表明Zn2+的掺杂浓度还都处在阈值以下.研究了Zn2+∶Yb3+∶LiNbO3晶体的室温吸收、发射光谱和荧光寿命特性,表明其是潜在的近红外激光增益介质,有望发展新型功能激光器件.     

Nd3+:α~NaYF4单晶体的生长与光谱特性

以KF为助熔剂,初始原料按照NaF:KF:YF3:NdF3=30:18:47:5的摩尔比例,采用助熔剂-坩埚下降法成功生长出了优质块体Nd3+掺杂α~NaYF4单晶体.XRD图谱表明,引入少量钕离子没有改变单晶体的立方相结构.测定了钕离子在晶体中的实际掺杂浓度为3.15mol;,相比初始掺杂浓度偏小,说明在单晶体中稀土离子存在着分凝现象.根据吸收图谱,在800nm处具有最强吸收峰,最大吸收系数α和吸收跃迁截面σabs分别为0.91cm-1和0.138×10-20cm2.在800nm激光激发下,发射光谱在800~1500nm范围内有三个峰,由4F3/2能级跃迁到4I11/2能级所产生位于1052nm处的峰值最强,测得荧光寿命为35μs.掺钕氟化钇钠晶体的光学特性表明它在中红外激光领域具有潜在的应用价值.     

晶化对Nd3+∶NaYF4荧光动力学的影响

采用融熔急冷法制备了前驱玻璃和与之晶化后的纳米晶结构玻璃陶瓷.利用光辐射理论,计算在两种样品中Nd3各能级的辐射跃迁几率.根据Dexter理论,得到交叉弛豫几率与Nd3+相对浓度的关系.基于速率方程,描述荧光动力学过程.结果表明:晶化作用能降低Nd3+各能级辐射跃迁几率,减小交叉弛豫几率,延缓动态系统趋于平衡的速率.同时,在较低Nd3+相对浓度掺杂时,晶化作用提高4F3/2能级的相对粒子数,减少4I9/2能级的相对粒子数,结果显示晶化作用能有效提高1.06 μm的输出.     

非真空密闭条件下的Ce3+: LiYF4晶体生长

本文报道了氟化物激光晶体Ce3+: LiYF4的坩埚下降法生长工艺.以高纯氟化物LiF、YF3和CeF3为初始试剂,按照LiF: YF3: CeF3 = 51.5: 47.5: 1.0的物质的量比配料,经高温氟化处理合成严格无水的Ce3+: LiYF4多晶料.将Ce3+: LiYF4多晶料密封于铂坩埚中,添加少量聚四氟乙烯粉末,可避免氟化物熔体的氧化与挥发,从而在非真空条件下实现Ce3+: LiYF4晶体的坩埚下降法生长,成功生长出尺寸达28 mm×70 mm的无色透明完整单晶.采用XRD、差热/热重分析、透射光谱和荧光光谱对Ce3+: LiYF4单晶基本性质的进行表征.结果表明,该晶体在320~3000 nm区域内的光透过率达90;以上,晶体在297 nm处有一强吸收峰;荧光光谱显示晶体在紫外光区310 nm、325 nm处有两个强发射峰.     

Nd3+∶NaGd(MoO4)2晶体的生长及XRD-Rietveld结构精修

使用Cz提拉法生长了Nd3+∶NaGd(MoO4)2晶体,利用电感耦合等离子体光谱仪(ICP-AES)测试了晶体中Nd3+的浓度为1.98×1020 cm3,计算了分凝系数为0.84.通过XRD测定了Nd3+∶NaGd(MoO4)2(x=0.01)的晶体的结构,计算晶胞参数及晶胞体积,并进行Rietveld精修.结果表明:Rietveld拟合分析结果具有很好的一致性,NaGd(MoO4)2为四方晶系,空间群同为I41/a(88),a=b=0.5243 nm,c=1.1480 nm,V=0.3145 nm3,z=4,ρcalc=5.260,具有MoO4四面体及GdO8多面体结构,Na和Gd原子位于各自的晶体学位置,Mo-O键长主要在0.1712(2) ～0.1856(3) nm之间变化,Gd-O键长主要在0.2328(3)～0.2513(4) nm之间变化.     

光学浮区法生长Si∶β-Ga2O3单晶及其光谱研究

采用浮区法生长了质量较好的Si∶β-Ga2O3单晶,直径约为8mm,长度约为2 cm.进行了X射线粉末衍射和X射线荧光分析,结果表明所得Si∶β-Ga2O3单晶属于单斜晶系,而且Si确实进入了β-Ga2O3格位中;在室温下测试了Si∶β-Ga2O3吸收光谱,吸收截止边约为255 nm,并分析了退火对吸收截止边的影响;测试了荧光发射谱,研究了不同激发波长对其紫外及紫色波段发光的影响.     

Sm∶YAG/Sm∶Y3ScAl4O12单晶光纤的生长及光谱性能

采用微下拉法成功生长出Sm∶YAG和Sm∶Y₃ScAl₄O₁₂单晶光纤。XRD结果表明晶体为立方晶系,晶胞参数分别为a=1.199 3 nm和a=1.200 0 nm。测试了室温下单晶光纤的拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。Sm∶Y₃ScAl₄O₁₂最大声子能量为766 cm^-1。Sm∶YAG和Sm∶Y₃ScAl₄O₁₂ 在可见波段的最强吸收位于405 nm附近,非常适合InGaN/GaN二极管泵浦。404 nm激发下,最强发射带位于618 nm处, 对应于Sm³⁺的⁴G_5/2→ ⁶H_7/2能级跃迁, 测得Sm∶YAG和Sm∶Y₃ScAl₄O₁₂上能级⁴G_5/2的荧光寿命分别为1.86 ms和1.83 ms。实验结果表明Sm∶YAG和Sm∶Y₃ScAl₄O₁₂单晶光纤是有潜力的红橙光波段激光增益介质。     

碘化钾单晶的非真空密闭坩埚下降法生长

本文报道了KI单晶在非真空密闭条件下的坩埚下降法生长.以经充分干燥的高纯KI多晶为原料,将KI多晶料密封于套层铂坩埚中,添加少量活性碳粉末,可避免碘化物熔体的氧化与挥发,从而在非真空条件下实现KI单晶的坩埚下降法生长.在晶体生长过程中,炉体温度调节于750～770 ℃,固液界面温度梯度为30～40 ℃/cm,坩埚下降速率控制为1～2 mm/h,成功生长出尺寸为φ25 mm×50 mm的透明完整KI单晶.采用XRD、DTA-TG、透射光谱、荧光光谱对所获KI单晶进行了测试表征,结果表明该单晶具有良好的光学均匀性,在450～2500 nm波长范围的光学透过率达70;以上,其光学吸收边位于280 nm左右;在266 nm脉冲光激发下,该单晶具有397 nm峰值波长的荧光发射.     

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.     

Nd:YbVO4晶体的拉曼光谱和荧光光谱研究

用群论的方法计算了Nd:YbVO4晶体的拉曼活性振动模数目,在室温下测得了其极化拉曼谱线,并指认了在不同几何配置下,各振动模式所对应的频率.同时,测得了室温下晶体的吸收谱,得到了中心波长为808 nm吸收峰的半高宽为12 nm,并在J-O理论的基础上计算了晶体的光学参数,其三个晶场参数分别为Ω2=6.88945×10-20 cm2、Ω4=4.13394×10-20 cm2、Ω6= 4.54503×10-20 cm2,并由此得到4F3/2能级的荧光寿命为178.69 μs,1062 nm处的荧光分支比为48.85;,积分发射截面为2.7867 10-18 cm2.分别在808 nm、940 nm激发下测得晶体室温发射谱,观察到了Nd→Yb以及Nd←Yb间的能量传递现象.     

Er∶LaAl3(BO3)4晶体的生长和光谱性质研究

采用助熔剂法生长了Er: LaAl3(BO3)4晶体.LaAl3(BO3)4晶体属正交晶系,晶胞参数a=0.93586(4) nm,b=0.79904(3) nm,c=0.43626 (6) nm,V=0.34595 nm3.测量了晶体在室温的吸收光谱和荧光光谱.该晶体吸收光谱能级丰富;在1533 nm波长处有较强的荧光光谱,对应于4I13/2→4I15/2的能级跃迁;晶体的荧光寿命为2.72ms.研究了晶体的热学性质,室温时的比热容大约为0.595 J/g·℃.     

Nd:NaY(WO4)2激光晶体光谱性能研究

Nd:NaY(WO4)2 是一种性能优良的激光晶体.本文采用提拉法生长了Nd:NaY(WO4)2晶体,测试了该晶体的吸收光谱和光荧光光谱.结果表明,该晶体在804nm、752nm、586nm附近有较强、较宽的吸收峰,适合于LD泵浦.从光荧光光谱得到发射波长分别为1064nm和1350nm,并计算了晶体的吸收截面和发射截面.     

Nd∶YTaO4的制备、结构与发光性能

为探索新型激光材料,采用高温固相反应法合成了(1at;) Nd∶ YTaO4多晶粉末,研究了其结构与发光性质.利用Rietveld方法对样品的X射线衍射谱进行精修得到晶胞参数、原子坐标等.测试了样品8K温度下的激发光谱以及8K和室温下808 nm激发的荧光光谱,对发光谱峰进行了指认,获得了Nd3+在YTaO4中的晶场能级分裂.结果表明,Nd3++的4 F3/2→4I11/2跃迁的发射截面为28.4×10-20 cm2,荧光寿命为155μs.较小的发射截面和较长的能级寿命表明Nd∶YTaO4是一种很有希望的激光二极管抽运的调Q激光材料.     

钼酸镉单晶的坩埚下降法生长及其退火效应

以CdO和MoO3粉料为初始试剂,通过高温固相烧结合成CdMoO4多晶料,采用坩埚下降法生长出尺寸达φ25 mm×130mm的透明完整CdMoO4单晶;应用DSC、XRD对所获单晶进行了结晶相和热性能表征,测试了单晶的紫外可见透射光谱、紫外光激发发射光谱及其发光衰减时间.结果表明,CdMoO4单晶具有良好的一致熔融析晶特性,采用坩埚下降法较易于生长出大尺寸单晶;该单晶在吸收截止边375 nm以上波长具有良好光学透过性,在300 nm紫外光激发作用下,测得该单晶具有525 nm左右峰值波长的荧光发射,其发光衰减时间为804 ～ 1054 ns.该单晶经氧气氛高温处理呈现出明显的退火消色效应,即经1000℃以上温度的氧气氛退火处理,可使晶体的光学透过性得以明显改善,其荧光发射强度显著增强.     

Nd∶GdVO4晶体生长及其1064nm的激光特性

本文报道了用Czochralski方法生长Nd∶GdVO4晶体,测量了该晶体的偏振吸收谱和荧光谱,表明晶体在808.5nm有吸收峰,其发射波长在1064nm.晶体中掺Nd浓度的原子分数为1.56;的Nd∶GdVO4的4F3/2荧光寿命为100μs.用激光二极管泵浦1mm厚的Nd∶GdVO4晶体,得到了超过1W 1064nm的输出光,泵浦阈值为20mW,光-光转换效率为55.9;,斜效率为63;.     

白光LED用BaWO4∶Eu3+荧光粉的制备与光谱性能研究

采用水热法合成前驱体WO3！·0.34H2O,以此前驱体分别采用水热法和高温固相法合成BaWO4∶Eu3+荧光粉,并对此荧光粉的光谱性能进行了研究。实验结果表明：水热法制备的荧光粉BaWO4∶Eu3+与高温固相法制备的荧光粉具有相同的光谱性质;荧光粉BaWO4∶Eu3+的激发和发射光谱都是Eu3+的f→ f的特征峰,激发光谱的峰位分别为416 nm、464 nm、535 nm,且464 nm吸收最强;发射光谱的峰位分别为578 nm、592 nm、612 nm、703 nm,且612 nm的发射最强;由浓度实验得知其猝灭浓度为20at;。此荧光粉可与蓝光LED相匹配的红色荧光粉,可掺杂在传统白光LED(蓝光LED+黄色荧光粉YAG：Ce)中增加红光发射,弥补其显色性低的缺陷。     

激光晶体Zr∶Yb∶LiNbO3的生长及光谱性质研究

采用Czochralski技术分别生长了双掺Zr4+(1mol;,2mol;,3mol;)和Yb3+(0mol;,1mol;,1mol;)的Zr∶Yb∶LiNbO3晶体.测试了晶体的XRD图谱并与标准图谱进行了比较.测量了晶体的红外透射光谱,OH-的振动吸收峰分别位于3485 cm-1、3488 cm-1和3488 cm-1,当Zr4+浓度达到2mol;以后,继续增大Zr4+浓度,OH-的振动吸收峰不发生移动.研究了晶体的室温吸收、发射光谱和荧光寿命特性,表明Zr∶Yb∶LiNbO3晶体是一种潜在的可用来发展具有抗光损伤的新型激光晶体材料.     

Nd3+∶Gd0.2Y0.8Al3(BO3)4激光晶体的研究

测定了Nd3+∶Gd 0.2Y0.8Al3(BO3)4-K2MO3O10-B2O3生长体系的生长温度曲线,生长出尺寸达32mm的Nd3+∶Gd0.2Y0.8Al3(BO3)4激光晶体,并从中切割出尺寸为4mm×5mm×6mm的优质激光器件,采用钛宝石模拟LD泵浦,在1.06μm处得到48mW的激光输出,激光阈值17mW,光-光转换效率为20%.