Nd,Ce共掺YAG透明陶瓷的制备及其光谱性能研究

采用固相反应真空烧结法首次制备出Nd3+和Ce3+的掺杂浓度分别为1.0 at;和0.3 at;,Nd、Ce共掺YAG透明陶瓷,并对样品的相结构、显微结构、光学透过率和光谱性能进行了表征.结果表明,Nd3+和Ce3+都进入了YAG 晶格,样品的平均晶粒尺寸约为5 μm,1.5 mm样品的光学透过率除吸收带外基本都在75 at;以上.采用 467 nm 的激发源对样品Ce3+的5d能级进行激发,Ce3+通过对Nd3+的能量转移,实现了Nd3+的近红外发射,主荧光发射峰位于在1064 nm处,荧光寿命为256 μs.     

Nd:YAG/Cr4+:YAG键合棒的制作与激光性能

采用直接键合的方法将Nd:YAG激光棒与Cr4+:YAG调Q元件结合在一起,对Nd:YAG棒和Cr4+:YAG在键合前后的激光性能进行了实验比较.结果表明,键合技术能够有效地提高输出能量,压窄脉宽.     

Nd∶Y_3Al_5O_(12)透明激光陶瓷的光学性能

采用固相合成法制备了Nd:Y3Al5O12(Nd:YAG)透明激光陶瓷.用V型棱镜法测量了Nd:YAG陶瓷的折射率.用干涉仪测量了陶瓷的光学均匀性.测试了Nd:YAG透明陶瓷的透过光谱、吸收光谱和荧光光谱,在1064 nm的直线透过率达到80%以上,并计算其吸收系数、吸收截面和发射截面.根据Judd-Ofelt理论,拟合出晶体场强度参数Ωt(t=2, 4, 6)为:Ω2=0.32×10-20 cm2, Ω4=2.72×10-20 cm2, Ω6=5.39×10-20 cm2.荧光辐射寿命τrad为248.61 μs,计算的荧光分支比β为:β1=34.613%, β2=52.814%, β3=10.697%, β4=0.621%.并将Nd:YAG陶瓷的吸收光谱、荧光光谱与Nd:YAG单晶进行了对比.     

Nd∶YAG透明陶瓷制备与激光性能

采用化学沉淀法分步制备了分散性好、团聚少的纳米Y2O3、Nd2O3和Al2O3粉体,经球磨混合和喷雾干燥后,获得了颗粒形貌为球形、粒径在20 ～ 40 μm间的混合陶瓷粉体.粉体经成型后,采用真空烧结工艺制备出了直径为75 mm、厚度5 mm的高透明Nd∶ YAG陶瓷,其在1064 nm和400 nm处的透过率均高于80;,接近于Nd∶ YAG单晶的理论透过率.应力和干涉条纹测试结果表明,所制备的Nd∶ YAG透明陶瓷应力分布均匀,干涉条纹平直,具有良好的光学均匀性.FESEM和XRD测试结果表明,陶瓷的晶粒尺寸在10 ～ 20 μm之间,晶界干净,没有残留气孔和杂质相.对从Nd∶ YAG陶瓷圆片上选切出的3 mm×3mm×5 mm和3mm×3 mm×10mm的Nd∶ YAG激光陶瓷元件进行激光性能测试,实现了连续瓦级激光输出,在泵浦注入功率为18.6 W时,分别获得了7.78W和7.75 W激光输出,光光转换效率分别为41.8;和41.7;.     

中国科学院上海光学精密机械研究所

<正>激光与光电子材料研究发展中心中国科学院上海光学精密机械研究所激光与光电子材料研究发展中心从事晶体材料研究已有40多年的历史,研究方向主要包括:激光晶体、宽禁带半导体衬底晶体、大尺寸蓝宝石晶体、新型发光勺闪烁晶体、光学及光电功能晶体材料等。目前,中心可以提供的主要产品包括:1.激光晶体Ti:Al2O3,Nd:YLF,Nd:YAG,Cr:YAG,Nd:YVO4,Nd,GGG,Yb.YAG,Yb:GSO等;2.高温超导薄膜基片MgO,LaAlO3,SrTiO3,LAST,NdGaO3,YSZ等,3.磁性薄膜与铁电薄膜基片     

间硝基苯胺晶体的定向生长及光学性能研究

采用过冷熔体定向约束生长方法生长了尺寸约为30×15×8 mm3的块状间硝基苯胺晶体,并对生长晶体的光学均匀性、光学透过率、二次谐波转换效率以及激光损伤阈值等性能进行了测试.结果表明:生长的间硝基苯胺晶体在500～1150 nm波段内的光学透过率均在92;以上;最高二次谐波转换效率达到69.6;;单点激光脉冲损伤阈值分别为19.8 GW/cm2(输入光波为1064 nm)和45.3 GW/cm2(输入光波为532 nm).采用过冷熔体定向约束生长的间硝基苯胺晶体适合用作Nd: YAG激光的二次倍频器件,也适于作500～1150 nm波段的光学调制器件.     

4-氨基二苯甲酮晶体的定向生长及光学性能研究

采用过冷熔体定向约束生长法生长了尺寸约为30 mm×14 mm×7 mm的块状4-氨基二苯甲酮晶体,并对生长晶体的光学均匀性、光学透过率、二次谐波转换效率以及激光损伤阈值等性能进行了测试.结果表明:定向生长的4-氨基二苯甲酮晶体在650~1200 nm波段内具有90;以上的光学透过率;最高二次谐波转换效率达到64.9;;单点激光脉冲损伤阈值分别为205.4 GW/cm2(输入光波为1064 nm)和267.2 GW/cm2(输入光波为532 nm).采用过冷熔体定向约束生长的4-氨基二苯甲酮晶体适合于用作Nd: YAG激光的二次倍频器件,也适合于用作650~1200 nm波段的光学调制器件.     

Nd∶YAG激光晶体单程损耗的研究

本文对导致Nd∶YAG激光晶体单程损耗的原因进行了分析,并建立了一套精确测量Nd∶YAG激光晶体单程损耗系数的测试系统.选用了与以往测量损耗系数方法不同的测试思路.通过该系统可直接测量激光工作波长单次通过Nd∶YAG 晶体时所引起的光损耗.文中对测试物理过程及数学模型的建立进行了阐述,并分析了端面反射率对测试结果的影响;研究了各种生长缺陷对激光工作波长所造成的损耗;讨论了测试不同通光面晶体损耗的方法;并实现了计算机全过程的自动数据采集及处理.     

大尺寸高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体的光谱性质

由于Nd3 离子半径0.112nm和Y3 离子半径0.101nm相差10.9%,使得Nd3 离子非常难于进入YAG晶体中。我们用温度梯度法生长了大尺寸高浓度(2.8 at%)的Nd:YAG晶体,同时与用提拉法Nd:GGG晶体进行了比较。分析了高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体浓度猝灭问题。研究了不同浓度掺杂的猝灭效应。在同样的掺杂浓度下,我们发现它们的猝灭程度不同,其原因是两种晶体中ΔE(m is-)m和ΔE(m i s )m不同。     

大尺寸Nd,Ce∶YAG激光晶体的生长及缺陷研究

双掺Nd,Ce∶YAG晶体相比传统的Nd∶YAG具有输出能量高、激光振荡阈值低的优点。近几年高能效固体激光器的发展对大尺寸、高质量Nd,Ce∶YAG晶体的需求越来越大。采用提拉法生长大尺寸Nd,Ce∶YAG时,极易出现包裹物和开裂缺陷。本文通过理论与实践相结合的方式分析了晶体在生长过程中产生缺陷的原因,并提出了解决办法,成功生长出直径ø50 mm等径长150 mm的高质量Nd,Ce∶YAG单晶。本研究可为批量化生长大尺寸Nd,Ce∶YAG晶体的质量改进提供方向和指导。     

Optimization of thermal environment during crystal growth of large‐sized Nd:YAG by Temperature Gradient Technique

A finite‐element model is employed to analysis the thermal environments in Temperature Gradient Technique (TGT) furnace during the growth of large‐sized Nd:YAG crystal. The obtained results show that when the crucible is located at the lower position inside of the heater, a flatter solid‐liquid interface is established, which makes it easier to obtain the core‐free Nd:YAG crystal. Meanwhile, the lower crucible position can induce higher axial temperature gradient, which is beneficial to the release of latent heat. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Effect of Melt Convection on the Growth of Nd: YAG Crystal by the Czochralski Method

The effect of melt convection on the formation of constitutional supercooling defects was studied simply by changing the shape and size of the Ir crucible. The experimental results show that there is a favourable ratio of crucible diameter d to depth h, i.e. d/h is about 1, and a moderate range of the crystal rotating rate must be avoided to grow a quality Nd: YAG crystal.     

The Growth of Ce,Nd:YAG Single Crystal Under New Atmosphere Condition

Crystallography Reports - Ce3+,Nd3+:YAG single crystal was grown by Czochralski method without using any reduction gas. The growth was done in the atmosphere of pure nitrogen. The limited-flow of...     

Influence of Ionizing Radiation on Performance of Nd:YAG Lasers

For crystals annealed in oxidizing atmosphere the influence of the dose on the shape of additional absorption spectrum of Nd:YAG samples after gamma and proton (energy of the order of 26 MeV) irradiation's was described. Changes in optical output of Nd:YAG laser after different value of gamma's dose were determined. The Nd:YAG crystals were also irradiated with 1 MeV electrons coming from Van de Graaf accelerator. Changes induced in the defect structure of the irradiated crystals were described.     

基于铈钆共掺杂YAG单晶荧光片的高光效白光LED

为了满足高功率白光发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)对荧光体的高性能要求,对白光LED用Cex Gd:YAG单晶荧光材料的制备和光学、电学、热学特性进行了研究.采用提拉法生长了CexGd:YAG(x=0.02,0.04,0.06,0.08)单晶,并借助于X射线衍射(XRD)、吸收光谱、发射光谱等对晶体的光谱特性进行了表征,同时也测试分析了相对荧光强度随温度的变化关系、基于不同Ce3+浓度Cex Gd:YAG单晶的白光LED性能参数.结果表明Cex Gd:YAG单晶在450 nm的蓝光激发下,产生一个500～650 nm的宽峰发射,在100℃高温下,其荧光光强比商用荧光体粉末高出10;.当Ce3+浓度为6;时,采用Cex Gd:YAG单晶荧光片的白光LED光效高达153 lm/W,是Ce:YAG和树脂荧光材料白光LED的两倍多.Cex Gd:YAG单晶荧光片,具有更高更稳定的荧光光强,制作的白光LED光效有明显提升,有望成为新型的商用荧光体.     

Yb:YAG闪烁晶体的UV发光特性

通过对不同掺杂浓度Yb:YAG晶体的透过光谱、激发光谱、发射光谱和衰减时间的测量,研究了Yb:YAG晶体的UV发光特性和发光机制.Yb:YAG晶体在紫外波段具有宽的激发带和发射带.最强的发射峰位于320～350nm波长范围,此即为Yb:YAG晶体的闪烁发光峰;次强的发射峰位于500nm附近.Yb:YAG晶体的UV发光衰减时间小于50ns.Yb:YAG晶体的UV发光行为是电子从Yb3+离子的4f壳层向配体O2-的满壳层的分子轨道迁移的结果,属于电荷迁移(CT)发光.     

Tm:YAG晶体的研究进展

Tm：YAG晶体是性能优异的LD泵浦激光晶体。本文总结了Tm：YAG晶体的生长、光谱性质以及激光性能的研究和发展，并指出了Tm：YAG晶体发展中需要解决的问题。