Growth and Optical Properties of Tm:GdVO4 Single Crystal

Thulium-doped gadolinium vanadate (Tm:GdVO₄) single crystal has been successfully grown by a modified Czochralski (CZ) technique. Effective distribution coefficient of Tm was determined to be 0.74. Absorption characterization was performed in the 800 nm region and the maximum absorption peak was found at 799 nm for p polarization. Fluorescence spectra for tuning at the maximum absorption were obtained around 1.8-2.0µm region with 100 nm bandwidth. This suggests that a Tm:GdVO₄ crystal is expected as a new promising LD pumped solid-state laser in the 2µm region.     

Growth of Nd:GdVO4 Single Crystal and its Laser Output at 1062 nm,1342 nm

A new liquid‐phase method synthesizing Nd:GdVO₄ polycrystalline materials was introduced. High optical quality Nd:GdVO₄ single crystals have been successfully grown by the Czochralski method. The effective segregation coefficients of Nd ion in Nd:GdVO₄ crystal have been measured and discussed. Laser outputs at 1.06 μm and at 1.34 μm were achieved when Nd:GdVO₄ crystal samples of 0.52 at% Nd concentration were pumped by a high‐power LD. A maximum output of 14.5 W at 1.06 μm has been obtained when the pump power is to 26 W, giving the slope efficiency of 63%. It is reported the first time that up to 4.64 W power laser at 1.34 μm has been achieved with optical conversion efficiency of 31.4% and slope efficiency of 32.9%.     

掺钕钒酸钇单晶光谱与激光特性

测量了掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)单晶的吸收光谱、发射光谱和荧光寿命,进行了激光二极管(LD)泵浦激光实验.Nd:YVO4激光器理想的泵浦光是波长808.6nm的π偏振光;Nd:YVO4晶体主发射峰波长为1064.3nm;含Nd原子浓度为1.22;的Nd:YVO4晶体荧光寿命为95μs;泵浦阈值功率为20mW,斜效率为56.39;.研究结论:Nd:YVO4晶体是制作LD泵浦全固态激光器的理想材料.     

Sr2+对GdVO4晶体生长和拉曼性能的影响

本文报道了Sr2+离子掺杂对GdVO4晶体生长和拉曼性能的影响.SrxGd1-xVO4晶体粉末经X射线粉末衍射分析,其结果仍属四方晶系,具有锆英石结构.实验表明,高掺杂浓度时,Sr2+离子不易取代Gd3+离子进入GdVO4晶体的晶格,易导致SrxGd1-xVO4晶体开裂和产生包裹体.XPS实验证明,SrxGd1-xVO4晶体中钒元素为+5价.同时测试了常温下SrxGd1-xVO4晶体的拉曼光谱,发现随着Sr2+离子浓度增加,在884cm-1处的VO4反对称伸缩振动逐渐增强,表明Sr2+离子的掺入影响了GdVO4晶体的拉曼性能.     

GdVO4晶体的生长及其性能研究

采用提拉法沿a轴和c轴生长出无色透明的GdVO4单晶,质量均超过50g.用X射线荧光分析法测得两个主要元素Gd和V的分凝系数都接近1.室温下测量了GdVO4晶体的X射线粉末衍射图,确定所获GdVO4晶体属于四方晶系,D194h-I41/amd空间群.通过晶体的锥光干涉图确定GdVO4晶体为单轴晶,光轴方向平行于c轴且光学均匀性比较好.利用高分辨X射线衍射仪测量GdVO4晶体的摇摆曲线,结果表明生长的GdVO4晶体的晶格完整性较好.通过浮力法测得其室温下密度为5.478g/cm3.透过波谱表明透过波长大于340nm.     

Sm：GdVO4晶体的生长及光谱性能研究

应用中频感应提拉法生长出掺杂浓度为2%原子分数的Sm:GdVO4晶体,研究了室温下c轴方向sm:GdVO4晶体的吸收和荧光光谱.通过J-O理论计算出强度参数(Ωt),同时计算了对应于4G5/2能级的自发跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命.通过荧光光谱计算了对应于566、604和646nm三个发射峰对应的发射截面,结果表明,Sm:GdVO4在604 nm的发射截面最大,是掺Sm:YAP在607 nm处发射截面的4.4倍.     

掺钕钒酸钇单晶生长研究

对掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)的多晶料制备、单晶生长、晶体生长形态、掺质分凝效应等进行了系统研究.本文报道了该研究的主要结果.     

Nd:GdVO_4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GdVO_4晶体,用机械分析仪来测量Nd:GdVO_4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α方向的热膨胀系数只有1.05×10~(-6)/K,比同比Nd_(0.0045)Y_(0.9946)VO_4晶体样品测量结果小。差示扫描热计法测量了Nd:GdVO_4晶体的比热,298K时为0.52J/g·K。首次用激光脉冲法测量了Nd:GdVO_4晶体的室温热导率。实验表明,Nd:GdVO_4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:GdVO_4晶体具有比Nd:YVO_4晶体更加优良的性能。     

Thermal and Laser Properties of Nd:YVO4 Crystal

Nd:YVO₄ crystal has been grown by Czochralski method. The data of thermal expansion and specific heat have been measured. The thermal expansion coefficients along a- and c-axis are a₁ = 2.2 x 10^-6 /K, and a₃ = 8.4 x 10^-6 /K respectively. The specific heat is 24.6 cal/mol x K at 330 K. The large anisotropy along c- and a-axis of thermal expansion coefficients is explained by the structure of YVO₄ crystal. 921 mW output laser at 1.06 mikrom has been obtained with a 3 mm x 3 mm x 1mm crystal sample when pumped by 1840 mW cw laser diode, and the slope efficiency is 55.5%.     

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.     

Nd:LuVO4晶体的生长及其性能研究

采用提拉(Czochralski)法生长了Nd:LuVO4晶体.利用液相反应法,以V2O5和NH4OH生成NH4VO3,Nd2O3、Lu2O3和HNO3生成Nd(NO3)3和Lu(NO3)3反应制备多晶料;所生长Nd0.01Lu0.99VO4晶体为16×20×21 mm3,质量超过40g.以X射线荧光分析仪测得其生长中各主要元素的分凝系数.其中Nd3+约为0.91,V3+和Lu3+接近1.还测定了其介电常数ε11=27.2,ε33=33.9(30℃,1kHz),以同步辐射X射线白光形貌术观察了其内部质量.     

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.     

掺铈钒酸钇晶体的生长及光学性质的研究

报导了采用提拉法生长的高质量的掺铈钒酸钇(Ce:YVO4)晶体,其中Ce3 离子的掺杂浓度为1.0%原子分数。对加工好的掺铈钒酸钇晶片进行了吸收光谱和荧光光谱的测量。三个吸收峰的中心波长分别在473nm、557nm和584nm。400~600nm的发射带包含两个发射峰,其中心波长分别在424nm和469nm处。文章从能级结构上对Ce:YVO4晶体光谱的产生机制进行了讨论。     

Nd:GdVO4晶体Raman光谱理论计算和实验测量

根据商群对称性分析法对Nd:GdVO4(简称NGV)晶体的Raman光谱做了理论计算,测量了NGV不同配置下的Raman光谱.商群对称性分析法得到的结果与实验测量相符.     

5英寸Nd:GGG激光晶体的生长

本文介绍采用提拉法,运用上称重自等径技术(ADC)生长5inch的掺钕钆镓石榴石(Nd:GGG)晶体.通过调整生长工艺参数,优化温场结构,我们成功生长了5inch的Nd:GGG晶体.晶体外观完整,无宏观缺陷,有望作为激光工作物质用于强固体热容激光器中.此外,我们对晶体的外形和生长界面作了讨论.     

新型高效激光物质-Nd:YGdVO4混晶

液相法合成了GdVO4和YVO4多晶料,提拉法成功生长了低浓度掺钕的不同钆钇比YGdVO4混晶.X射线荧光分析法分析了晶体组分.吸收谱和透射谱显示,Nd:YGdVO4具有更大的吸收半宽.不同Gd/Y浓度比的晶体激光性能有所不同,最大1.06μm激光输出达到7W,同时晶体在1.34μm 的激光输出超过了3W.Nd:YGdVO4混晶是一种新的具有潜力的激光晶体.     

Nd:LuVO4晶体光谱参数的计算及其分析

测定了Nd:LuVO4晶体的室温吸收谱;根据Judd-Ofelt理论拟合了Nd3+离子的三个晶场调节参数Ωt(t=2,4,6)的值分别为8.235×10-20cm2,4.683×10-20cm2,6.090×10-20cm2;计算了各个能级跃迁的谱线强度、振子强度、吸收截面等,进而计算了4F3/2态的自发跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面,并对结果作了分析.     

无序Nd:CNGG晶体的生长及激光性能研究

本文报道了无序晶体Nd:CNGG的生长及其激光性能.采用提拉法成功生长了绿色、透明的大尺寸Nd:CNGG晶体.在He-Ne激光器照射下,未发现散射颗粒.在半导体激光器泵浦的条件下,我们研究了其1.06μm的连续激光输出性能.在8.56 W泵浦的情况下,得到1.52 W的激光输出.     

Cr,Nd:GSAG晶体生长、光谱及LD泵浦激光性能研究

Cr,Nd:GSAG是一种性能优良的激光晶体,但是关于它的LD泵浦激光性能的研究很少.用提拉法生长了Cr,Nd:GSAG晶体,测定了它的化学成分、结构,初步测试了它的激光性能.晶体的(111)面X射线摇摆曲线半高全宽为0.055°.采用Rietveld方法精修X射线粉末衍射谱得到了Cr,Nd:GSAG晶体的原子结构参数、温度因子等.Cr,Nd:GSAG的最强吸收峰位于808.6nm处,吸收截面为3.38×10-20cm2.808nm光激发下,Cr,Nd:GSAG的最强发射峰位于1060nm,发射截面为6.04×10-20cm2,并测得激光上能级4F3/2的荧光寿命为274μs.利用808nm连续波LD泵浦实现了1060nm的激光输出,在输入功率为8.88W时,最大输出功率为0.513W,斜效率为6.73;,光-光转换效率为5.78;.此外还讨论了Cr,Nd:GSAG晶体中的Cr3+与Nd3+之间的能量传递机理.     

Yb:GdVO4晶体的光谱及激光损伤阈值

采用提拉法(Czochralski)生长出优质的GdVO4和Yb:GdVO4晶体,其中纯GdVO4晶体具有较高的透过率,可达81;.晶体在室温下的偏振吸收光谱与非偏振荧光光谱表明,Yb:GdVO4晶体是一种具有较大的吸收半峰宽和荧光半峰宽的激光晶体,分别为44～52nm和40～46nm;随着掺杂浓度增大,π偏振吸收系数呈现饱和趋势,且荧光峰的位置出现了红移.此外,还采用Nd:YAG激光器测试了晶体的激光损伤阈值,实验表明,随着Yb3+掺杂浓度从4.1at;增加到22.9at;,激光损伤阈值也相应地从19.9×109W/cm2逐渐减小到2.79×109W/cm2.