Cr3+∶LiSrAlF6晶体的太赫兹-红外光谱研究

实验测量了室温下掺铬氟铝酸锶锂(Cr3+∶LiSrAlF6,LSAF)晶体0.1～3 THz的时域光谱,以及50～4000 cm-1范围内的红外光谱.结果分析表明:在0.2～1.5 THz波段LSAF晶体的吸收系数小于30 cm-1,折射率在0.5～1.5之间变化.红外波段内从30～1238 cm-1为声子吸收带,透射率几乎为零.最高的纵光学模声子的频率大约是1238cm-1,由此求出这支声子的Al-F键的力常数为5.0288 N·cm-1.     

2.1μm激光晶体Cr,Tm,Ho∶YAG的生长、光谱和激光性能

采用提拉法成功生长出了优质的Cr,Tm,Ho∶ YAG晶体,并对其光谱及激光性能进行了研究.测量了晶体在350～2700 nm波段内的吸收光谱.用450 nm激光激发,测量了晶体的稳态和瞬态荧光光谱,拟合得到2.1 μm激光上能级的寿命为10.65 ms.用F-L公式计算了晶体在2.1 μm处的发射截面为6.92×10-20 cm2,并与其他Ho3+掺杂的激光晶体进行了对比.采用氙灯泵浦Cr,Tm,Ho∶ YAG晶体棒,实现2.1 μm的脉冲输出.在3 Hz和10 Hz时的激光阈值分别为33.11 J和33.88 J,斜效率均为4.5;,比市售成熟的激光棒的激光输出效率更高.     

In掺杂对MVB-Te溶剂法生长的ZnTe晶体光电性能的影响

采用Te溶剂结合改进的垂直布里奇曼法(MVB)制备了In:ZnTe与ZnTe晶体,并对晶体的光学与电学特性进行了表征.通过红外透过显微成像技术观察了In:ZnTe与ZnTe中的Te夹杂并进行了统计分析,发现In掺杂未对ZnTe中的Te夹杂的分布和尺寸产生显著影响.红外透过光谱分析表明,In:ZnTe与ZnTe晶体的红外透过率曲线均表现出平直的趋势,且其平均透过率基本相等,约为60;,进一步表明In的掺入并未导致严重的晶格和杂质吸收.然而,Ⅰ-Ⅴ测试分析发现,In掺杂使得ZnTe晶体的电阻率提高了5个数量级.同时Hall测试分析表明,In:ZnTe与ZnTe晶体均为p型导电,In掺杂很大程度上补偿了晶体中的Vzn,使得晶体中的载流子浓度降低了4个数量级.对比了两种晶体的紫外-可见-近红外透过光谱,可以观察到,In掺杂使ZnTe的吸收边从550 nm红移到560nm,这可能是由于In掺杂引入的浅能级导致的吸收边带尾现象造成的.     

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.     

溶剂熔区移动法生长In∶Cd0.9Zn0.1Te晶体的性能研究

采用溶剂熔区移动法生长出掺In的Cd0.9Zn0.1Te晶体.测试了晶体轴向Zn含量分布,并对晶体的头部和中部进行了Te夹杂相、红外透过率、I-V特性曲线和PL谱图的对比测试.结果表明:头部晶体的Zn含量、红外透过率和电阻率均大于中部;而头部晶体的Te夹杂尺寸、杂质和缺陷含量均小于中部.     

新型Q开关晶体Cr4+∶YAG的生长和退火研究

采用二价Ca离子作为电荷补偿离子由提拉法生长出了具有高光学质量的调Q开关晶体Cr4+∶YAG并对该晶体进行了退火研究.吸收光谱测量表明原生态晶体中已有少量Cr4+离子存在.晶体经空气中退火后Cr4+离子浓度和1.06μm处的吸收系数均显著提高.晶体生长和退火实验显示出晶体中Cr4+离子的浓度不仅取决于掺杂的Cr3+离子的浓度,而且同晶体中的Ca/Cr浓度比密切相关.     

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.     

0.5at;Yb∶YAG晶体光谱与激光性能研究

采用提拉法生长yb3+掺杂浓度为0.5at;高质量的Yb∶Y3 Al5O12(Yb∶YAG)晶体.对晶体的结晶质量、分凝系数和光谱和激光性能进行了表征.结果表明:所生长的晶体结晶质量较好,在空气中退火后晶体吸收系数略有增加,晶体中自吸收效应的影响很小,具有宽的发射带.Yb∶YAG晶体和Yb∶YAG/YAG复合晶体分别在抽运功率为7.1W和6.15W的LD抽运下,获得2.19W和1.354 W的连续激光输出,斜率效率分别为34.58;和25.9;.     

ZnSe和Cr∶ ZnSe单晶的温梯法制备及光学性能研究

采用温度梯度法(TGT)生长了直径为32 mm大尺寸ZnSe晶体.对生长出的ZnSe单晶进行了光学性能分析.采用磁控溅射方法在ZnSe晶体上镀铬膜,通过热扩散方法成功制备出中红外Cr∶ ZnSe激光晶体,并研究了Cr∶ZnSe晶体的光谱性能.吸收光谱测试观察到了Cr2+(3d4)取代四面体配位Zn2的5T2→5E能级的跃迁在1800nm的吸收带.77 K低温的光致发光光谱表明Cr∶ ZnSe晶体具有中心波长位于2.2 μm的宽谱带发射特征.     

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.     

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·℃.     

Bridgman法生长Cr∶LiCAF晶体及其闪光灯泵浦性能

本文报道了用Bridgman法生长的优质大尺寸Cr∶LiCAF晶体及其闪光灯泵浦性能研究.晶体尺寸达φ10×120mm和φ20×100mm,光学质量优良.用氙灯泵浦φ4×70mm的Cr∶LiCAF激光棒,在注入能量为137J时,获得了1.84J的能量输出,测得晶体的斜效率为2.38;,无损耗效率为4.31;.     

Nb∶KTiOPO4晶体的生长和倍频性能

通过研究晶体生长工艺参数对Nb∶KTiOPO4(Nb∶KTP)晶体生长的影响,用熔盐顶部籽晶法获得尺寸为55mm×25mm×5mm的Nb∶KTP透明单晶.研究中发现熔体的温度梯度、籽晶和降温速率将严重影响Nb∶KTP晶体的生长.Nb离子的引入不利于Nb∶KTP晶体的生长,尤其是造成晶体易开裂,且沿a轴方向生长速度非常缓慢.同时,Nb的引入大大改变Nb∶KTP晶体的倍频性能.掺杂Nb浓度的摩尔分数为13;时,Nb∶KTP晶体的倍频的Ⅱ型相位匹配的截止波长缩短至937nm,且有效产生469nm倍频蓝光;掺杂Nb浓度的摩尔分数为3;时,Nb∶KTP晶体对Nd∶YAG的1.0642μm激光倍频的最佳相位匹配角为θ=88.32°,()=0°,非常接近90°非临界相位匹配方向.     

多孔坩埚温度梯度法生长Ho,Y∶CaF2晶体及其光谱性能

采用自主设计改造的温梯炉,成功生长了不同浓度Ho³⁺、Y³⁺掺杂的CaF₂及Sr_xCa_1-xF₂晶体,晶体尺寸约为ϕ15 mm×55 mm,生长周期约为6 d,能够实现7种不同浓度晶体的同步生长,并选取其中的4%(原子数分数)Ho,4%Y∶CaF₂晶体进行分析,吸收测试表明,该晶体448 nm和643 nm处吸收峰的吸收截面分别是1.13×10^-20 cm²和0.84×10^-20 cm², J-O理论分析得到了晶场强度参数Ω_t(t=2、4、6)、辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命。在448 nm氙灯激发下,经计算得到该晶体在546 nm、650 nm 和752 nm处的发射截面分别为10.450×10^-21 cm²、8.737×10^-21 cm²和5.965×10^-21 cm²,测得⁵F₄和⁵F₅能级的寿命分别为33.5 μs和17.7 μs。在640 nm LD泵浦激发下,经计算得到该晶体2 031 nm处发射截面为5.375×10^-21 cm²,2 847 nm处发射截面为10.356×10^-21 cm²,测得⁵I₇和⁵I₆ 能级的寿命分别为4.37 ms 和1.85 ms。以上结果表明,多孔坩埚温梯法能够大大提高激光晶体稀土离子掺杂浓度筛选的效率,加快新型激光晶体材料的研发速度。     

溶剂熔区移动法制备Cd0.9Zn0.1Te晶体及性能研究

用溶剂熔区移动法制备了掺In的Cd0.9Zn01Te晶体,晶体生长温度800℃,温度梯度为20℃/cm,生长速度0.4 mm/h.测试了晶体的Te夹杂情况、红外透过率图谱、Ⅰ～Ⅴ特性曲线和PICTS特性,并以1115℃下用VB法生长的掺In的Cd0.9Zn0.1Te晶体做为参照,对比了两者性能.结果表明,溶剂熔区移动法制备的晶体Te夹杂的密度和体积百分比比VB法晶片低,但是Te夹杂的尺寸要比VB法晶体大;溶剂熔区移动法晶体的红外透过率比VB法晶体高;溶剂熔区移动法晶体电阻率比VB法晶体高了一个数量级;PICTS测试发现,溶剂熔区移动法晶体内主要的缺陷密度低于VB法晶体.     

乙二胺溶剂热法合成YAG∶Ce超细粉体及发光性能研究

本文采用溶剂热法合成YAG∶ Ce超细粉体,利用热分析(TG/DSC)/X射线衍射(XRD)/红外光谱((FTIR)/扫描电镜(SEM) /光谱等分析方法系统的分析了热溶剂法合成时间、填充度、Ce3+掺杂浓度等对粉体性能的影响.结果分析表明:以NH4HCO3为沉淀剂的前驱体均匀分散在乙二胺溶剂中,在220℃下溶剂的填充度为75;并保温48 h可以得到纯的YAG相,组成为Y2.94Ce0.06A5G12超细粉体发光效果最佳.粉体粒径分布窄,分散性好,粒径主要集中在200 nm左右.     

In∶Ce∶Cu∶LiNbO_3晶体的生长及存储性能研究

在Ce∶Cu∶LiNbO3 晶体中掺进In2 O3 ,用CZ法首次生长In∶Ce∶Cu∶LiNbO3 晶体。对晶体的抗光折变能力、红外光谱、指数增益系数、衍射效率和响应时间进行了测试 ,结果表明 :In(3mol% )∶Ce∶Cu∶LiNbO3 晶体的抗光折变能力比Ce∶Cu∶LiNbO3 提高两个数量级 ,其OH-吸收峰由LiNbO3 的 3484cm-1移到 35 0 8cm-1,响应速度比Ce∶Cu∶LiNbO3 晶体快三倍。对In∶Ce∶Cu∶LiNbO3 晶体抗光折变能力提高的机理、红外光谱OH-吸收峰紫移的机理进行了研究     

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.     

Zn∶In∶LiNbO3晶体抗光损伤性能的研究

在LiNbO3中掺进ZnO和In2O3以Czochralski技术生长Zn∶In∶LiNbO3晶体.采用光斑畸变法测试Zn∶In∶LiNbO3晶体抗光损伤能力.Zn∶In∶LiNbO3晶体抗光损伤能力比LiNbO3晶体提高二个数量级.测试晶体的红外光谱,Zn∶In∶LiNbO3晶体吸收峰的位置相对LiNbO3晶体发生紫移,且随着Zn2+和In3+浓度增加紫移程度增加.晶体的倍频性能(相位匹配温度和倍频转换效率)研究表明:Zn∶In∶LiNbO3晶体相位匹配温度在室温附近.并研究了Zn∶In∶LiNbO3晶体抗光损伤机理和OH-吸收峰紫移的机理.     

提拉法生长的5at; Yb∶GdTaO4晶体的结构和光谱性能分析

使用提拉法成功生长出了尺寸为φ25 mm× 50 mm的5at; Yb∶ GdTaO4晶体.通过X射线衍射确定了晶体的结构,并拟合得到了晶体的结构参数,分析了GdTaO4晶体容易产生解理和开裂的原因.测量了它的吸收光谱以及低温和常温的光致发光光谱,计算得到了5at;Yb∶GdTaO4晶体吸收截面和受激发射截面,并综合评估了晶体的激光性能.结果表明:5at; Yb∶ GdTaO4晶体是非常有希望实现全固态超短脉冲的工作物质.