Nd:Zn:LiNbO3晶体的生长及抗光伤性能

以熔体提拉法生长了Nd：Zn：LiNbO3晶体，研究了最佳生长条件．对晶体的光学均匀性参数一双折射梯度及消光比做了测试．研究了晶体的光致双折射变化及其红外透射谱，证明它有很好的抗光伤性能．     

Mg:Sc:Fe:LiNbO_3晶体缺陷结构和全息存储性能

采用提拉法,从Li/Nb变化(0.94,1.05,1.20,1.38)的熔体中生长出Mg:Sc:Fe:LiNbO_3晶体。Li/Nb=1.05的晶体OH~-振动吸收峰在3504cm~(-1)处出现的主吸收峰,且在3466cm~(-1)、3481m~(-1)处有两附加峰。Li/Nb=1.38的晶体OH~-振动吸收峰在3535 cm~(-1)处出现附加吸收峰。红外光谱结果表示Li/Nb=1.05的晶体是近化学剂量比的,且Sc掺质优先于Mg掺质达到阈值浓度。采用透射光斑畸变法测得Mg:Sc:Fe:LiNbO_3晶体(Li/Nb=1.05)的抗光损伤能力为2.0×10~4W/cm~2,比Fe:LiNbO_3提高了三个数量级。采用波长为632.8nm的He—Ne激光器作为光源,通过二波耦合方法测试晶体全息存储性能。实验结果表明:随着Li/Nb的增加,晶体的写入时间缩短,晶体的衍射效率降低,光折变灵敏度增加,动态范围减少。在一系列晶体中,Mg:Sc:Fe:LiNbO_3晶体(Li/Nb=1.05)更加适合作为全息存储介质。     

熔盐提拉法生长的Nd3+:KGd(WO4)2单晶的性能研究

采用熔盐提拉法生长出φ20mm×35mm的优质Nd3+KGd(WO4)2晶体,对晶体三个轴向的光谱进行了测试研究,结果表明a轴向的吸收和荧光谱峰最强,最适合于进行激光实验研究.采用脉冲氙灯泵浦φ3.5mm×26mm的激光器件,在1.067μm处得到125.5mJ的激光输出.在同等条件下对YAGNd激光晶体进行了激光实验研究,并对两种结果进行了比较,结果表明和YAGNd3+晶体相比,KGWNd3+晶体具有激光阈值低、效率高和输出光为偏振光等优点,因此在小型激光器的应用方面具有明显的优势.     

纳米复合1.3μm光放大材料的荧光和吸收谱

纳米级掺稀土非氧化物团簇复合在氧化硅玻璃中,可以结合非氧化物玻璃和氧化物玻璃在光放大和化学、热力学、力学等方面各自的优点,提供可以应用于实用化1.3μm,宽带1.5μm和新发展的1.4μm光放大的新材料.在一种复合材料中,峰值位于1315nm的荧光峰及线型被证实与用来进行复合的掺稀土氟镓锆玻璃中的峰完全一致,而在复合材料中其荧光寿命较长.以Pr3+和Nd3+作为活性离子的复合材料的吸收谱线宽比Pr3+和Nd3+掺杂的ZBLAN的相应吸收谱线宽展宽最多达到10nm.复合材料的光谱性质有利于器件增益并放宽对泵浦光源的要求.     

GdAl_3(BO_3)_4及其Yb~(3 )激活激光晶体的研究

采用熔盐顶部籽晶法从K_2Mo_3O_(10)-B_2O_3助熔剂中生长出尺寸为20mm的优质GdAl_3(BO_3)_4(简称GAB)和Yb~(3 )激活的激光晶体。确定了GAB晶体的透光波长范围、折射率和倍频系数随波长的变化,结果表明其在整个透光范围内均可实现相位匹配,显示了其作为倍频晶体和自变频晶体的应用前景;测定了Yb~(3 ):GAB晶体在室温下的偏振吸收、荧光光谱和荧光寿命,并进行了光谱计算,测试了晶体的激光性能,在～1.04μm波段实现了～2.2W激光输出,斜率效率达到53%,显示出Yb~(3 ):GAB晶体的潜在应用前景。     

LD泵浦Nd：YVO4晶体LBO临界相位匹配倍频617nm激光器

报道了国产LD泵浦Nd：YVO4晶体,首次用临界相位匹配方式LBO腔内倍频实现了高效率的671nm红激光输出。当注入泵浦功率为800mW时,用II类临界相匹配LBO倍频,红激光基模输出52mW,光－光转换效率达6．5％;用I类临界相位匹配LBO倍频,红激光基模输出97mW,光－光转换效率达12．1％。     

Nd:GdxY1-xCa4O(BO3)3晶体的生长及其光谱性能研究

利用熔体提拉法生长了大尺寸,高质量的新型激光自倍频晶体Nd:GdxY1-x(Ca4O(BO3)3(简称Nd:GdYCOB),对Nd:GdYCOB晶体的XRD衍射图进行指标化,得到它的晶胞参数为a=8.080A;b=16.016A;c=3.538A,β＝101．18,μ＝491．1A3,对取自不同部位的晶体粉末进行ICP原子发射光 分析表明晶体整体组份均匀一致,根据熔体和晶体粉末的ICP数据计算,Nd:GdYCOB晶体中Nd3 的分凝系数为0．63,首次报道了Nd:GdYCOB晶体200－3000nm室温透过光谱和室温荧光光谱及荧光寿命,室温透过光谱表明Nd:GdYCOB晶体的紫外吸收边在－220nm,具有很宽的透光波段（－220－2700nm);Nd:GdYCOB晶体在800nm附近存在很强的吸收,适合于LD泵汪,为光光谱表明Nd:GdYCOB晶体是一种很有潜力的RGB（red,green,blue)激光自倍频晶体,掺杂4％,5％ Nd:GdYCOB晶体的荧光寿命分别为105us和100us。     

高掺锌富锂铌酸锂晶体抗光损伤能力的研究

以Czochralski法生长Zn(6mol%): LiNbO3, Li/Nb=0.94, 0.97, 1, 1.02.测试晶体的光损伤阈值.采用质子交换法制作高掺锌富锂铌酸锂晶体光波导,研究了它们的抗光损伤能力.     

掺Nd~(3+)激光材料的研究进展

介绍了掺Nd3+激光离子晶体、陶瓷、玻璃和微晶玻璃材料的研究现状,比较了各种掺Nd3+激光材料的性能,分析了不同的掺Nd3+激光材料的各自用途,评述了有代表性的掺Nd3+激光材料的光谱和激光特性,讨论了掺Nd3+激光材料研究和应用方面的发展趋势.     

Ho3+共掺杂对NaYTiO4:Er3+发光粉上转换发光调控作用研究

采用固相法于1 100℃下成功制备了钙钛矿结构NaYTiO_4∶Er~(3+), Ho~(3+)上转换发光粉。借助980 nm激光器系统研究了发光粉的上转换发光(UCL)特性及掺杂离子对UCL色纯度的调控作用。上转换发光测试结果表明,发光粉的上转换发光由波长位于525～560 nm的绿光和640～680 nm的红光组成,分别源于Er~(3+)的~2H_(11/2)、~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁。Ho~(3+)共掺杂会显著改变发光粉UCL的光谱组成。Er~(3+)离子单掺时,上转换发光以绿光为主。随着Ho~(3+)离子的引入,发光粉红光发射占据主导,且红绿光强度分支比(I_R/I_G)随Ho~(3+)浓度的提高由0.97增大到6.30,呈现优异红光色纯度。上述现象可归因于Er~(3+)→Ho~(3+)的能量传递。Ho~(3+)共掺杂引起的~4S_(3/2)(Er~(3+))+~5I_8(Ho~(3+))→~4I_(13/2)(Er~(3+))+~5I_6(Ho~(3+))过程,为Er~(3+)离子绿光的猝灭提供了渠道,随后Er~(3+)的~4I_(13/2)→~4F_(9/2)激发态吸收导致了红光发射的显著增强。     

新型激光自倍频Yb:YAB晶体的性质研究

采用助熔剂法生长了不同配比的激光自倍频晶体Yb:YAl3(BO3)4(Yb:YAB).测量了晶体的室温吸收谱和荧光光谱,室温下仅存在一个吸收带,主吸收峰在976nm处,能与InGaAsLD有效耦合.在1.03μm处存在一个强荧光峰.测定了晶体的热膨胀系数,在平行与c轴方向的热膨胀系数较大,α2=9.4×10-6/K,约为a轴方向的3.5倍.在10％的Yb:YAB晶体中,以入射功率为11W,波长为977nm的光纤耦合二极管激光器泵浦得到4.3W的基频光波输出,斜效率为48％;在同样实验条件下得到了1.1w的自倍频绿光输出,总转换效率为10％.     

高掺镁LiNbO3晶体抗光折变性能研究

在LiNbO3中掺进MgO以提拉法生长Mg(1mol%)LN,Mg(3mol%)LN,Mg(5mol%)LN,Mg(7mol%)LN,和Mg(9mol%)LN晶体.改进晶体生长工艺条件,解决了在生长中出现的脱溶,散射颗粒,生长条纹等缺陷.生长出高质量高掺镁LiNbO3晶体.测试MgLiNbO3晶体的红外光谱,当Mg2+的浓度达到或超过阈值浓度的MgLiNbO3晶体,OH-吸收峰移到3535cm-1,晶体抗光损伤能力比LiNbO3晶体提高两个数量级以上.测试MgLiNbO3晶体的倍频性能(相位匹配温度,倍频转换效率)MgLiNbO3晶体的相位匹配温度随Mg2+浓度的增加而改变,Mg(5mol%)LN,晶体的相位匹配温度达到116℃,Mg(9mol%)LN晶体在室温附近.     

用于连续激光器的磷酸钛氧钾晶体的制备和性能

采用掺杂生长了一系 列用于大功率LD泵浦连续激光器倍频的磷酸钛氧四（KTiOPO4,KTP）,如：Nb:KTP、Na:KTP、Ce:KTP及Rb：KTP、Cs：KTP等,虽然其中一些具有比普通KTP晶体高的效率和抗光损伤阈值,并在4%Nb:KTP中实现了NCPM,但是在大部分掺杂晶体中生长条纹、包裹体均较严重,影响了晶体的均匀性,不适于大功率连续激光器应用,为提高KTP晶体均匀性和抗光损伤阈值,采用特制原料和改进工艺生长了优质KTP晶体,可用于大功率LD泵浦的Nd:YVO4连续激光器倍频,最大的连续绿光输出功率达到5W。     

Er3+:LiYF4单晶生长与光谱特性

采用坩埚下降法在非真空密闭条件下生长出尺寸为φ9mm×68mm的1mol%Er3+:LiYF4单晶材料,测试了样品的折射率、透过光谱、吸收光谱、以及在980nm和792nm激光泵浦下的近红外和中红外荧光光谱.应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在LiYF4晶体材料中的强度参数(Ωt,t=2,4,6)、能级跃迁振子强度(fcal)、自发辐射跃迁几率(A)、荧光分支比(β)、辐射寿命(τrad)等光谱参数,讨论了其近红外和中红外的荧光特性.结果表明,在980nm和792nm激光泵浦下观察到了1.5μm近红外荧光和3.0μm中红外荧光,分别对应于Er3+:4I13/2→4I15/2和4I11/2→4I13/2跃迁,并分析了3.0μm中红外荧光强度较弱的可能原因.     

掺镁近化学计量比LiNbO3晶体的生长

利用提拉法，从掺入11mol％K2O和1mol％MgO的化学配比LiNbO3熔体中生长了高质量的掺镁近化学计量比LiNbO3晶体．与同成分LiNbO3晶体相比，紫外吸收边发生明显蓝移，OH^-红外吸收峰的位置和波形也发生了显著的变化，初步断定晶体中Mg^2 的掺杂浓度已达到抗光伤阈值浓度．酸腐蚀结果表明，晶体具有区域性单畴结构。     

In:Mn:Fe:LiNbO3晶体光存储性能研究

在Mn:Fe:LiNbO3晶体中加入抗光折变元素铟,使用Czochralski法生长In:Mn:Fe:LiNbO3晶体,并对晶体进行氧化还原处理,测试了晶体紫外-可见吸收光谱.结果表明:铟的掺入使晶体吸收边发生移动,生长态晶体吸收边稍向紫移,氧化处理晶体吸收边紫移程度较大,还原处理晶体吸收边红移.通过二波耦合实验,使用输出功率30 mW的He-Ne激光器进行单光写入与擦除实验,测试了晶体记录过程中的响应时间与擦除时间.研究结果表明:In3 的掺入可通过提高擦除时间与响应时间之比,较大地提高晶体的动态范围;用生长态摩尔分数1%的In:Mn:Fe:LiNbO3晶体进行擦除时,衍射效率达到30%,衍射效率不随时间变化.     

高质量自调Q激光晶体Cr4+,Nd3+:Gd3Ga5O12的生长

用固相合成、共沉淀等方法合成了Cr4+,Nd3+GGG晶体的单相多晶材料.讨论了共沉淀法和固相合成法合成GGG单相的技术参数.用合成的单相多晶原料生长了高质量的Cr4+,Nd3+GGG单晶.通过测晶体的光谱性质发现Cr4+,Nd3+GGG晶体在400nm和520nm附近存在Cr3+离子的强的吸收峰.在808nm附近存在Nd3+离子宽的吸收带,能与InGa二极管激光有效的耦合;在1100附近有Cr4+的较强的吸收带,可实现对Nd3+的自调Q输出.Cr4+,Nd3+GGG晶体的荧光光谱与NdGGG晶体的一样,发光中心也位于1062nm,但其强度约为NdGGG的1/5～1/6.Cr4+,Nd3+GGG晶体是一种非常有潜力的自调Q激光晶体,可以实现大功率激光器的小型化和全固化.     

Ba_5Zn_4Y_8O_(21)∶Er~(3+)/Yb~(3+)高效上转换发光粉的制备与发光性能

采用固相法成功制备了Ba_5Zn_4Y_8O_(2)∶Er~(3+),Yb~(3+)上转换发光粉。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试结果表明,发光粉结晶良好,平均粒径1~5μm,呈碎颗粒状。在980nm激光器激发下,肉眼可见极其明亮的橙色发光。光谱测试结果证实,发光粉发射峰位于520~530,530~550和650~690nm间。其中,绿光发射源于Yb~(3+)→Er~(3+)两步能量传递对2H11/2、4S3/2能级的粒子布居,及随后向基态的跃迁。红光发射则主要与~4I_(11/2)(Er~(3+))+~4F_(7/2)(Er~(3+))→~4F_(9/2)(Er~(3+))+~4F_(9/2)(Er~(3+))交叉弛豫和~4S_(3/2)(Er~(3+))+~2F_(7/2)(Yb~(3+))→~4I_(13/2)(Er~(3+))+~2F_(5/2)(Yb~(3+))能量反传递、~4I_(13/2)→~4F_(9/2)激发态吸收及~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁有关。由于交叉弛豫和能量反传递可有效提高红光强度并削弱绿光发射,因此红光发射强度可达到绿光强度的6~13倍。在7%(摩尔分数)的Yb~(3+)掺杂条件下,Er~(3+)的最佳掺杂浓度为3%(摩尔分数)。提高激发光功率密度不仅可以使UCL增强,还可以进一步提高红绿光分支比。在高功率激发下,还观察到了三光子吸收产生的蓝光和蓝绿光发射。     

Nd:NaBi(WO4)2晶体光谱性能研究

采用提拉法生长出了四方晶系白钨矿结构的掺钕钨酸铋钠[分子式Nd:NaBi(WO4)2,简称Nd:NBW]晶体.通过TG-DTA分析得到晶体的熔点为936.2℃,从XRD分析得到晶胞参数a=b=0.5275nm,c=1.1493nm.测试了该晶体的红外光谱和拉曼光谱,讨论了晶体的振动归属.由吸收光谱可以看出,该晶体在802nm有较强的吸收峰,半峰宽约16nm,并计算了晶体中Nd3 的吸收截面积.     

深紫外非线性晶体KBe2BO3F2的倍频转换效率

深紫外(Duv)相干光源对于光刻技术、激光微加工、激光光谱仪等均具有重要的意义.KBe2BO3F2(KBBF)晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体.本文通过分析KBBF晶体的光学倍频特性,分别得到了Nd:YV04激光2倍频、4倍频和6倍频以及Ti:Sapphire激光4倍频输出的相关技术参数;在此基础上,详细分析了KBBF晶体用于高斯光束的Ⅰ类和Ⅱ类倍频的转换效率.结果对于KBBF晶体用于产生深紫外全固态激光(DPL)的实验研究提供了重要的理论依据.