掺钕钆镓石榴石晶体及其性能优化的研究进展

本文系统综述了Nd∶GGG晶体在国内外的研究进展,总结了通过掺杂手段来优化其性能的部分工作,并探讨了目前Nd∶GGG晶体实现高功率激光输出过程中存在的问题及其未来的发展趋势.     

Nd:GGG晶体生长与开裂研究

本文采用提拉法(CZ)生长了Nd:GGG晶体,并从理论上讨论了包裹物、提拉速度、晶体转速和降温速率等因素对晶体开裂的影响,最后给出了生长元开裂Nd:GGG晶体的最佳工艺参数:径向温度梯度越小越好,纵向温度梯度在0.5℃/mm,提拉速度2～4mm/h,晶体转速20～40r/min,降温速率不超过20℃/h.通过设计合理而稳定的温场、选择最佳工艺参数及退火处理等方法,较好地解决了Nd:GGG晶体开裂问题.     

β‘—相掺钕钼酸钆晶体生长和性质研究

采用提拉法生长β‘-相掺钕钼酸钆晶体。在1000℃温度下烧结72h2合成钼酸钆粉末样品。研究了生长工艺,拉速0.3-3mm/h,转速10-40r/min。沿[001]方向生长出φ35mm的掺钕钼酸钆单晶,晶体为紫色,透明。钕离子分凝系数数略大于1。     

掺镱钆镓石榴石激光透明陶瓷纳米粉体的研究

以Gd_2O_3、Yb_2O_3和Ga_2O_3为初始原料,碳酸氢铵为沉淀剂,硫酸铵为分散剂,采用均相共沉淀方法制备了Yb~(3+): Gd_3Ga_5O_(12) (Yb: GGG).用差热-热重分析仪、X 射线衍射仪、红外光谱分析仪、扫描电镜、透射电镜等测试方法对Yb: GGG粉体进行了表征.结果表明:前驱体经过900 ℃煅烧8 h 后已完全转变成纯立方相GGG多晶样品,所得的粉体分散性好,团聚轻,颗粒尺寸在50～100 nm之间.本文亦对均相共沉淀法合成Yb: GGG的反应过程进行了探讨.     

β′-相掺钕钼酸钆晶体生长和性质研究

采用提拉法生长β′-相掺钕钼酸钆晶体.在1000℃温度下烧结72h合成钼酸钆粉末样品.研究了生长工艺,拉速0.3～3mm/h,转速10～40r/min.沿[001]方向生长出35mm的掺钕钼酸钆单晶,晶体为紫色,透明.钕离子分凝系数略大于1.     

大尺寸光通讯磁光薄膜衬底钆镓石榴石（Gd3Ga5O12）单晶的生长研究

随着光纤通讯产业的迅猛发展,市场对3英寸光通讯磁光薄膜衬底钆镓石榴石（分子式为Gd3Ga5O12,简称GGG）的需求量急剧增加。本文从磁光薄膜（YIG以及类YIG）对其外延基底单晶GGG物化性能的要求出发,综述了在利用传统的提拉法生长大尺寸、符合磁光薄膜衬底要求的Gd3Ga5O12单晶的过程中,出现的诸如Ga2O3组分挥发,界面翻转,螺旋生长和晶体的开裂等问题,针对各个问题讨论了它们的形成机制并提出了它们的解决方法。最后,还根据目前磁光膜的发展情况,预见了纯GGG和掺质GGG单晶的研究和发展趋势。     

Nd∶NaY(WO_4)_2晶体生长与开裂研究

本论文采用提拉法 (CZ)生长了尺寸为1 5mm× 2 0mm的Nd :NaY(WO4) 2 晶体 ,并从理论上讨论了温度梯度、提拉速度、晶体转速和晶体尺寸等工艺参数以及热应变等因素对晶体开裂的影响 ,给出了生长Nd :NaY(WO4) 2 晶体的最佳工艺参数     

Nd:NaY(WO4)2晶体生长与开裂研究

本论文采用提拉法(CZ)生长了尺寸为φ15mm×20mm的Nd:NaY(WO4)2晶体,并从理论上讨论了温度梯度、提拉速度、晶体转速和晶体尺寸等工艺参数以及热应变等因素对晶体开裂的影响,给出了生长Nd:NaY(WO4)2晶体的最佳工艺参数.     

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.     

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.     

大尺寸Nd3+:GGG激光晶体的单胞参数计算和组分分析

采用提拉法生长了直径为136mm的Nd3+:GGG单晶,通过X射线衍射和X射线荧光对晶体的结构、成分沿生长方向和径向的变化进行了测试分析.结果表明单胞晶格参数沿晶体的生长方向和径向均逐步变大,平均变化率分别为3.1×10-6(A)/ mm、1.3×10-5(A)/mm;沿着晶体的生长方向,Nd和Gd组分按指数函数规律逐步增加,而Ga组分则按高斯函数逐渐减小.沿晶体径向从内到外,Nd、Gd组分按线性规律逐渐增大,其变化率分别为0.0014 at;/ mm、0.00924 at;/ mm,Ga组分则按线性规律减小,变化率为-0.0117 at;/ mm.这些变化主要是由于Nd3+的分凝效应、Ga挥发所导致.     

溶胶-凝胶燃烧法合成Nd:GGG激光陶瓷粉体

采用溶胶-凝胶燃烧法成功合成了Nd:GGG激光陶瓷粉体,讨论了溶胶-凝胶的转化,并对Nd:GGG粉体进行了XRD、TG-DTA、SEM及荧光光谱分析.XRD分析表明1000℃是Nd:GGG粉体合成的最佳温度,并且随着煅烧温度的升高粉体的粒径长大,SEM观察发现在1000℃下粉体粒度均匀,平均粒径为100nm,荧光光谱测试结果表明荧光发射的最强峰位于1061.54nm处,是Nd3+的4F3/2-4I11/2谱相导致的荧光发射.     

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。     

The effect of crucible bottom deformation on the quality of Nd:GGG crystals grown by Czochralski method

In this paper, we report the growth of neodymium doped Gadolinium Gallium Garnet (Nd: GGG) crystal using Czochralski (CZ) method, and study the effects of crucible bottom deformation and thermal insulator thickness on the growth process and crystal quality. Garnet structure and <111> crystallography orientation of the crystal were confirmed by the X‐Ray diffraction (XRD) analysis. Macroscopic defects, residual stresses, quality, and homogeneity of the crystals were investigated by means of parallel plane polariscope and laser fizeau interferometer respectively and the results compared together. Experimental observations show that the crucible bottom deformation from flat to convex, and decreasing the thickness of zirconia insulator under the crucible result in the formation of lateral cores and increasing the crystal inhomogeneity and tensions, leading to the decrease of the crystal quality. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Nd:LuVO4晶体缺陷的研究

采用提拉法生长的Nd:LuVO4晶体是一种适合二极管泵浦的新型激光晶体,运用化学腐蚀结合光学显微术和同步辐射白光X射线形貌术对Nd:LuVO4晶体缺陷进行观察,结果表明:晶体的主要缺陷为位错和小角晶界.利用高分辨X射线衍射仪进一步验证了这一结果.并初步讨论了缺陷形成的原因.     

吸收光谱测量晶体折射率的简易方法

折射率是晶体的基本参数,本文提出了利用透过光谱来测量晶体折射率的简易方法,此种方法具有对样品的尺寸要求低、测量范围无限制、操作简单、易获得一定光谱范围晶体折射率的优点.用吸收光谱法和自准直法测量了Nd:GGG的折射率,二者给出的折射率测量结果符合得很好,表明用晶体透射光谱来测量折射率是一种有效的简易测量方法.     

激光晶体Nd3+:Gd3Ga5O12中的核心和小面生长

Nd3+:Gd3Ga5O12(Nd:GGG)晶体是热容固体激光器的一种重要的工作介质.采用提拉法沿〈111〉方向生长出了Nd:GGG单晶,利用激光器、应力仪和偏光显微镜等仪器和方法,对晶体的小面生长及核心等缺陷进行了观察,分析了小面生长的机理,并提出了消除这些缺陷的办法.通过研究,为改善生长工艺、生长大尺寸优质Nd:GGG晶体提供参考.     

Nd:YVO4晶体a向生长研究

采用固-液两相混合,使NdO3、Y2O3和V2O5在近常温条件下初步合成Nd:YVO4多晶原料,降低固相合成反应温度,减少V2O5在多晶原料制备过程中的挥发.讨论了a方向Nd:YVO4单晶生长条件,采用提拉法,以(100)方向进行单晶生长,得到一系列掺杂浓度的Nd:YVO4单晶.