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.     

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。     

掺钕钒酸钇原料合成与熔体特性的关系

钒酸钇原料(熔料)在高温氧气氛中钒的氧化物具有预蒸发,而在高温缺氧的气氛中高价钒离子(V5+)会分解成低价钒离子(V4+或V3+)以及在晶体生长过程中存在着掺质Nd3+的分凝效应等特性.因此,在原料合成中,除了强调原料合成规范化(保纯性、均匀性及重复性)外,还要对初始原料及添加料的组分和掺质浓度进行适度调节.其目的是在熔体剩料多次重复使用时,所生长的晶体中Nd3+浓度基本不变,而且所生长的晶体能保持单相生长.     

铒镱双掺的钒酸钇和铌酸锂晶体中的铒离子的上转换发光

利用J-O理论,计算了在铒、镱双掺的钒酸钇和铌酸锂晶体中的铒离子在室温下的晶场唯象参数Ωλ(λ=2,4,6)及辐射跃迁几率、无辐射跃迁几率和共振跃迁几率.考虑到铒、镱间的能量转移,写出了在这些晶体中的铒离子的速率方程.速率方程的解表明,在铒、镱双掺的钒酸钇晶体中的铒离子的550 nm的上转换发光,比它在铒、镱双掺的铌酸锂晶体中更为有效.这一理论结果与我们的实验观察结果一致.     

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∶YVO4杂质引入途径分析

运用ICP方法分析了一次蒸馏水和二次蒸馏水中的离子含量.应用二次蒸馏水合成钒酸钇原料,并生长出Nd∶YVO4晶体.采用色谱对原料样品和晶体样品中的杂质元素和杂质基团进行分析,发现钒酸钇晶体内部含有VO,YO,NdO,YVO2,YVO3,Y2O2基团,含K、Na、Ca等碱金属和稀土元素.在晶体中含有杂质离子铯和铅.     

Nd：YVO4杂质引入途径分析

运用ICP方法分析了一次蒸馏水和二次蒸馏水中的离子含量。应用二次蒸馏水合成钒酸钇原料，并生长出Nd:YVO4晶体。采用色谱对原料样品和晶体样品中的杂质元素和杂质基团进行分析，发现钒酸钇晶体内部含有VO，YO，NdO，YVO2，YVO3，Y2O2基团，含K、Na、Ca等碱金属和稀土元素，在晶体中含有杂质离子铯和铅。     

钒酸钇晶体折射率和折射率温度系数的测定

本文报道了钒酸钇(YVO4)晶体主折射率及其温度系数的测量,用自准直法在20～140℃温度范围内测量了这种晶体在488nm、632.8nm、1079.5nm和1341.4nm波长上的折射率,并得到了上述波长上的折射率温度系数和测量温度范围内修正的Sellmeier方程的常数,用得到的Sellmeier常数计算了1064nm波长下 YVO4晶体的双折射率(Δn),计算的Δn＝0.2082。结果与文献报道的值相当吻合。     

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.     

铌酸钾锂晶体的生长和缺陷

用电阻加热提拉法生长了一系列较大尺寸,组分离子均匀性较好的铌酸钾锂晶体.利用X射线荧光光谱法测量了不同配比的熔体中生长出的晶体组成,用同步辐射X射线测量了晶体结构,结果表明随晶体组成变化,晶体的晶格常数发生了变化.根据晶体组分离子浓度与折射率的关系研究了晶体折射率变化情况,结果表明用本方法生长的大尺寸KLN晶体,寻常折射率no在测量误差范围内没有变化,非寻常折射率ne的变化率在820nm仅为1.22×10-4/mm,在410nm仅为1.93×10-4/mm.晶体的干涉条纹证明了晶体有良好的光学均匀性.结合晶体生长实验,探讨了改进晶体组分离子浓度分布均匀性的方法,结果表明采用籽晶和坩锅向相同方向旋转可以改善晶体生长界面处组分离子浓度的波动,提高晶体组分离子均匀性.晶体的缺陷研究表明晶体结构完整性较好,位错形状与晶体结构相一致,密度为7.5×104,[001]轴是晶体的极化轴.晶体对890～960nm波长范围的cw-Ti:sapphire激光倍频结果表明晶体有良好的倍频性能.