钒酸盐系列激光晶体进展

随着全固态激光器的发展,钒酸盐晶体作为一类优异的激光材料在激光领域(特别是中、小功率激光器中)扮演者越来越重要的角色。本文主要立足于近年来对于钒酸盐晶体的研究结果,回顾了钒酸盐晶体的生长和特性的研究历史,总结了钒酸盐系列晶体的优势和特点,进一步提出了目前钒酸盐晶体发展的主要方向。     

MXenes材料的光学特性及相关研究进展

过渡金属碳化物、 氮化物或碳氮化物(MXenes)具有丰富的元素组成和结构可调性, 显示出丰富的物理化学性质和巨大的应用潜力. 本文以此类材料的基本光学特性为基础, 从光子发射、 透明导电及储能、 非线性光学、 表面等离激元及拉曼增强、 光热转化、 光催化及光响应等光学相关领域展开分析和综述. 并对此二维材料相关应用的未来发展及机遇作了简单评述, 以期为进一步的研究提供参考.     

Ф400mm直拉硅单晶生长过程中氧浓度对微缺陷影响的数值模拟

针对大直径直拉硅的微缺陷控制问题,模拟研究了初始氧浓度对于直径400 mm直拉硅单晶生长过程中原生点缺陷、空洞和氧沉淀演变规律。结果表明:晶体生长过程中氧沉淀和空洞的浓度及尺寸受晶体所经历的热历史和初始氧浓度的共同影响。当温度降低时,氧沉淀和空洞浓度降低,空洞尺寸增大,氧沉淀尺寸随初始氧浓度不同变化规律相异。在较低初始氧浓度时,随温度降低氧沉淀尺寸减小,在较高氧浓度时,氧沉淀尺寸增加。在相同热条件下,高温时,随初始氧浓度增加,空洞浓度先降低后升高,随后又继续降低;低温时,空洞浓度先不变后降低。     

直拉单晶硅生长时空洞演化的相场模拟

为研究大直径直拉硅生长时空洞的演化规律,建立了与有限元模型所模拟的晶体生长温度场相结合的空洞演化相场模型,并应用该模型模拟研究了空洞形貌及其分布状态的变化过程以及不同初始点缺陷浓度对空洞演化的影响规律.结果表明:直拉硅单晶生长过程中,空洞的演化经历了孕育-形核-长大-稳定四个阶段,其形貌和分布状态亦由孤立的球形向偏聚的串珠形转变;与较低的点缺陷浓度相比,初始点缺陷浓度较高时,空洞的数目、平均尺寸、面积分数普遍较大,孕育阶段缩短、形核和长大阶段延长;空洞的偏聚及合并、长大的现象显著;当温度低于980 K时,大直径的空洞数目不再增加.     

不同泵浦光下Nd∶GdVO_4晶体输出特性

为研究808nm和879nm两种泵浦光对Nd∶GdVO4晶体激光输出特性的影响,并比较两种不同波长泵浦所得连续输出光的效率高低,分析了Nd∶GdVO4晶体的能级结构和两种泵浦光作用下的激光输出特性,发现在879nm也有较强的吸收峰.用808nm和879nm两种不同波长泵浦Nd∶GdVO4晶体的过程是不同的,808nm泵浦是一种间接方式能量转移的过程,在此过程中有明显的热负载产生.而879nm泵浦是将粒子直接激励到激光辐射上能级,降低无辐射弛豫过程产生的热量.从理论上可知,879nm的泵浦量子效率要高于808nm的泵浦量子效率,对减少晶体的热产生有很强的优势.实验中采用激光二极管端面泵浦Nd∶GdVO4晶体直腔方案,研究了两种不同泵浦光泵浦Nd∶GdVO4晶体以获得1063nm的连续光,得到了两种光抽运时的斜效率,发现在同样实验条件下,879nm泵浦的输出光斜效率在小功率泵浦时略高于808nm;而在大功率泵浦的情况下明显高于808nm,最高达到38%.同时,在808nm抽运时,实验上获得了1341nm波长的激光,为光通讯的应用提供了一种光源.     

φ400mm直拉硅单晶生长过程中氧浓度对微缺陷影响的数值模拟

针对大直径直拉硅的微缺陷控制问题,模拟研究了初始氧浓度对于直径400 mm直拉硅单晶生长过程中原生点缺陷、空洞和氧沉淀演变规律.结果表明:晶体生长过程中氧沉淀和空洞的浓度及尺寸受晶体所经历的热历史和初始氧浓度的共同影响.当温度降低时,氧沉淀和空洞浓度降低,空洞尺寸增大,氧沉淀尺寸随初始氧浓度不同变化规律相异.在较低初始氧浓度时,随温度降低氧沉淀尺寸减小,在较高氧浓度时,氧沉淀尺寸增加.在相同热条件下,高温时,随初始氧浓度增加,空洞浓度先降低后升高,随后又继续降低;低温时,空洞浓度先不变后降低.     

Nd:YbVO4晶体的拉曼光谱和荧光光谱研究

用群论的方法计算了Nd:YbVO4晶体的拉曼活性振动模数目,在室温下测得了其极化拉曼谱线,并指认了在不同几何配置下,各振动模式所对应的频率.同时,测得了室温下晶体的吸收谱,得到了中心波长为808 nm吸收峰的半高宽为12 nm,并在J-O理论的基础上计算了晶体的光学参数,其三个晶场参数分别为Ω2=6.88945×10-20 cm2、Ω4=4.13394×10-20 cm2、Ω6= 4.54503×10-20 cm2,并由此得到4F3/2能级的荧光寿命为178.69 μs,1062 nm处的荧光分支比为48.85;,积分发射截面为2.7867 10-18 cm2.分别在808 nm、940 nm激发下测得晶体室温发射谱,观察到了Nd→Yb以及Nd←Yb间的能量传递现象.     

Er：Yb：YCOB晶体制备及其激光二极管抽运激光特性

研究了Er：Yb：YCa4O(BO3)3(简称Er：Yb：YCOB)的多晶制备和单晶生长，用提拉法生长出光学质量优良的Er：Yb：YCOB单晶，测量了其吸收光谱和荧光光谱，分析了其能级和泵浦原理，并进行了以激光二极管为抽运源的激光试验，实现了Er：Yb：YCOB晶体的在1．55μn附近110mW的激光输出，且斜效率达18．9％。     

不同泵浦光下Nd:GdVO4晶体输出特性

为研究808 nm和879 nm两种泵浦光对Nd:GdVO4晶体激光输出特性的影响,并比较两种不同波长泵浦所得连续输出光的效率高低,分析了Nd:GdVO4晶体的能级结构和两种泵浦光作用下的激光输出特性,发现在879 nm也有较强的吸收峰.用808 nm和879 nm两种不同波长泵浦Nd:GdVO4晶体的过程是不同的,808 nm泵浦是一种间接方式能量转移的过程,在此过程中有明显的热负载产生.而879 nm泵浦是将粒子直接激励到激光辐射上能级,降低无辐射弛豫过程产生的热量.从理论上可知,879 nm的泵浦量子效率要高于808 nm的泵浦量子效率,对减少晶体的热产生有很强的优势.实验中采用激光二极管端面泵浦Nd:GdVO4晶体直腔方案,研究了两种不同泵浦光泵浦Nd:GdVO4晶体以获得1 063 nm的连续光,得到了两种光抽运时的斜效率,发现在同样实验条件下,879 nm泵浦的输出光斜效率在小功率泵浦时略高于808 nm|而在大功率泵浦的情况下明显高于808 nm,最高达到38%.同时,在808 nm抽运时,实验上获得了1 341 nm波长的激光,为光通讯的应用提供了一种光源.     

LD泵浦Nd∶LuVO_4/Cr~(4 )∶YAG被动调Q激光器

采用大功率半导体激光器端面泵浦Nd∶LuVO4晶体,利用Cr4 ∶YAG晶体作为可饱和吸收元件,实现了1.06μm激光的被动调Q运转.在泵浦功率为19.1W时,获得最高平均输出功率为4.58W,脉冲宽度为84ns,单脉冲能量为36.6μJ以及峰值功率为436.2W的激光脉冲.