Cr^4＋激活可调谐激光晶体的研究现状和发展

本文综述了近几年新型掺Ｃｒ＾４＋可调谐光晶体的研究现状和发展趋势，目前这类晶体的非常块，Ｍｇ２ＳｉＯ４：Ｃｒ＾４＋和ＹＡＧ：Ｃｒ＾４＋，Ｃａ＾２＋已先后商品化，而新型掺Ｃｒ＾４＋晶体不断涌现，其实用化学的激光系统交在超短脉冲，光通讯，医疗等领域具有广泛的应用前景。     

钛宝石晶体中的位错以及退火对位错的影响

用化学腐蚀剂腐蚀出样品的 (0 0 0 1)表面上的位错蚀坑 ,在原生态和退火样品的对应径向线上测量了位错腐蚀坑的密度分布 .由位错腐蚀坑的形成理论确定出原生态晶体中很可能有 3种位错类型 ,即Burgers矢量b =13〈112 0〉 ,13〈110 1〉和〈10 10〉的位错线 ,然而长时间在还原性高温气氛中的退火难以降低晶体中的总的位错密度 .在晶体的放肩至等径生长阶段 ,沿着晶体的生长方向 ,晶体棒中心的位错密度由高变低 ,这显示出 :在晶体的放肩至等径生长的转变过程中 ,生长界面发生了翻转 ,由凹形界面转变为凸形界面 ,位错线随之从晶体棒的中心向边缘发散 .     

发光晶体NaTm（WO4）4的光谱性质及光谱参数

在已获得Ｔｍ＾３＋在Ｎａ５Ｔｍ（ＷＯ４）４晶体中强度参数Ωλ（λ＝２，４，６）的基础上，根据Ｊｕｄｄ－Ｏｆｅｌｔ理论，计算了Ｔｍ＾３＋多重量激发态之间的辐射跃迁几率、辐射寿命，荧光分支比及积分发射截面等光谱参数，并对晶体实现激光输出的可能性进行了讨论。     

Yb:YCOB黄光激光自倍频晶体

采用提拉法生长了不同掺杂浓度(5%~30%,摩尔分数,下同)的Yb:YCa₄O(BO₃)₃(Yb:YCOB)激光自倍频晶体,研究了系列晶体的结构与掺杂浓度之间的关系,加工了最大有效非线性系数方向的自倍频晶体并实现微片结构器件设计。利用强电—声子耦合作用,在掺杂浓度为30%、晶体长度为4 mm的Yb:YCOB晶体中获得了最高功率为1.71 W的黄光激光输出,转换效率为11.97%,并通过设计镀膜条件将波长稳定在570 nm。结果表明,Yb:YCOB自倍频晶体可填补可实用黄光激光光源空白。     

氟化钙晶体的生长和应用研究

CaF2晶体作为一种传统晶体材料,应用十分广泛。文中综合介绍了CaF2晶体在深紫外光刻机的光学元件、激光晶体和被动Q开关三个领域的应用现状及趋势,归总了CaF2晶体具有的优异性能,阐述了CaF2晶体与深紫外准分子激光之间的作用,晶体结构对激光性能的影响,晶体生长和加工等诸多方面的研究进展。     

Yb:Ca5(PO4)3F激光晶体的生长缺陷

采用提拉法生长了质量优异的Yb：Ca5（PO4）2F（Yb：FAP）晶体。运用化学腐蚀,光学显微镜、扫描电子显微镜以及能量散射光谱仪观察了该晶体中的生长条纹和包裹物等宏观缺陷,以及晶体的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况,同时观察了晶体中亚晶界的形态。由晶体中位错的径向变化以及生长条纹可知：晶体在生长过程中为微凸界面生长。高温下CaF2的挥发造成了在晶体生长后期熔体中组分偏离化学计量比,出现组分过冷,形成包裹物。且位错密度显著增加。Yb：FAP晶体的各向异性使得晶体在（10 10）面的位错蚀坑形状、大小以及深度不同,而（0001）面的位错蚀坑呈规则的六边形;这也是晶体中形成亚晶界结构的主要原因。讨论了减少晶体中缺陷的一些方法。     

Yb∶Ca_5(PO_4)_3F激光晶体的生长缺陷

采用提拉法生长了质量优异的Yb∶Ca5(PO4)3F(Yb∶FAP)晶体。运用化学腐蚀,光学显微镜、扫描电子显微镜以及能量散射光谱仪观察了该晶体中的生长条纹和包裹物等宏观缺陷,以及晶体的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况,同时观察了晶体中亚晶界的形态。由晶体中位错的径向变化以及生长条纹可知:晶体在生长过程中为微凸界面生长。高温下CaF2的挥发造成了在晶体生长后期熔体中组分偏离化学计量比,出现组分过冷,形成包裹物,且位错密度显著增加。Yb∶FAP晶体的各向异性使得晶体在(10 10)面的位错蚀坑形状、大小以及深度不同,而(0001)面的位错蚀坑呈规则的六边形;这也是晶体中形成亚晶界结构的主要原因。讨论了减少晶体中缺陷的一些方法。     

Nd∶NaBi(WO_4)_2晶体生长

采用Czochralski法生长出尺寸为 8mm× 2 0mm的掺钕的钨酸铋钠 [分子式 :Nd∶NaBi(WO4) 2 ,简称 :Nd∶NBW ]激光晶体 ,研究了生长工艺参数对Nd∶NBW晶体结构完整性的影响 ,确定了最佳的生长工艺参数 :轴向温度梯度为 0 .7～ 1℃ /mm ,生长速率 0 .2～ 0 .5mm/h ,晶体转速 1～ 4r/min。并利用了X射线衍射确定了Nd∶NBW晶体属于四方晶系 ,I41 /a空间群 ,其晶格常数为a =0 .5 2 75nm ,c=1.14 93nm。通过TG -DTA分析了Nd∶NBW晶体的相关物理、化学性质 ,确定了其熔点为 936.2℃ ,并与纯的钨酸铋钠晶体 (分子式 :NaBi(WO4) 2 ,简称 :NBW)进行了对比性研究     

铒钇铝石榴石激光晶体的研究

研究了引上法生长铒钇铝石榴石的生长工艺。对于不同的铒离子渡度(15—100at.％),获得了直径23—25mm、有效长度100mm以上的优良单晶。测试了与晶体激光行为有关的性能:吸收光谱、荧光光谱和折射率。从铒离子浓度为50at.％的晶体中获得了2.938μm激光。最后讨论了提高激光效率的途径。     

感应加热温场上移法—一种新的梯度法晶体生长技术

介绍了一种新的温度梯度法晶体生长技术,称为“感应加热温场上移法”(induction heatingand thermal field up-shift method,ITUM),该法是用钼坩埚在氢气气氛下直接感应加热,使其中的原料熔化。保持坩埚不动,通过线圈的上移,实现熔体的凝固结晶。已用这种方法成功地长出光学质量良好的掺钛氧化铝可调谐激光晶体。本文介绍这种方法的工艺装置和生长过程,给出初步的激光实验和晶体质量的检测数据:对于从熔体中生长高温晶体具有重要的意义。     

Nd Ce：YAlO3激光晶体中Ce^3＋→Nd^3＋的能量转移特性

测试并分析了Nd,Ce:YAlO_3晶体的吸收光谱、激发光谱和发光光谱,证实了YAlO_3中存在着Ce~(3+)→Nd~(3+)的能量转移,因此掺入Ce有可能大大提高Nd:YAlO_3的激光效率.     

低阈值激光自倍频晶体Nd:GdCa4O(BO3)3

利用提拉法生长出大尺寸、高质量的激光自倍频晶体Nd:GdCa4O(BO3)3 (Nd:GdCOB).测量了Nd:GdCOB晶体的室温偏振透过谱及荧光谱,计算了其在530 nm和811 nm处沿不同主轴的吸收截面.利用电光调Q-Nd:YAG激光器,首次测试得出晶体位于XY主平面外的(θ=66.8°,φ=132.6°)位相匹配方向的有效倍频系数为2.1 pm/V;而在XY主平面内(θ=90°,φ=46°)的方向为0.7 pm/V.通过计算和实验比较,认为前者位相匹配方向为最佳倍频方向.用钛宝石连续激光器对这两个方向的样品进行自倍频实验,在520 mW的输入功率时获得绿光输出为11.3 mW,光-光转换效率为2.3%,激光阈值低于1 mW.目前θ=66.8°,φ=132.6°匹配方向在大功率钛宝石泵浦下,转换效率可以达到14.4%.     

YLF/Tm:YLF/YLF键合晶体的制备与激光性能

通过热扩散键合方法制备了YLF/Tm:YLF/YLF键合晶体,键合晶体的尺寸为5 mm×20 mm×40 mm(高×宽×长)。键合晶体中间为Tm:YLF晶体,其长度为35 mm,Tm离子掺杂量为2.0%(摩尔分数),键合晶体两端为未掺杂YLF晶体。研究了热处理工艺对键合晶体质量的影响。结果表明:在热处理过程中,施加压力为0.4 MPa、热处理温度为570℃时,键合质量较好。该键合样品实现了105 W激光输出,光光转换效率超过40%;较未键合的Tm:YLF晶体输出功率提高1倍,光光转换效率提高6%。     

高浓度掺钛蓝宝石（Ti：Al2O3）可调谐激光晶体的光谱特性

通过光谱和荧光寿命及增闪的测量，从实验上证实了Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３晶体具有较弱的荧光浓度猝灭效应，从而可以通过提高具体掺杂浓度以降低其激光泵浦阈值，提高激光效率，改善其对超短光脉冲的响应。     

高掺杂浓度Yb:YAG晶体的生长及激光性能

用引上法生长了30％Yb:YAG(摩尔分数,下同）晶体,研究了晶体的生长工艺参数和退火工艺参数;用940nm吸收系数表征了Yb^3 离子在Yb:YAG晶体中的分布情况,结果表明：Yb^3 离子在Yb:YAG晶体中分布均匀,研究了晶体微片的激光特性,用钛定石激光器泵浦30％Yb:YAG微片,获得了1．053μm的高效激光输出。     

Yb3Al5O12激光晶体的生长

采用中频感应提拉法成功生长出Yb3Al5O12(YbAG)激光晶体.通过X射线粉末衍射分析,得出了YbAG晶体的晶胞参数a=1.193799nm,β=90°,V=1.70135nm3;密度为6.62g/cm3.测量了室温下YbAG晶体的吸收光谱和发射光谱特性.研究表明在938nm和968nm处存在Yb3+离子的2个吸收带,能与InGaAs激光二极管(LD)有效耦合,适合激光二极管泵浦;其荧光主峰位于1036nm附近,YbAG晶体的荧光寿命为270μs.     

Cr4+:Ca2GeO4激光晶体生长及光谱性能

采用助熔剂法生长了0.5%(质量分数,下同)Cr4+:Ca2GeO4激光晶体。用X射线衍射(X-ray diffractometer,XRD)、吸收光谱及荧光光谱研究了晶体的相组成和光谱性能。XRD分析表明,获得的晶体为低温γ-Ca2GeO4相,镁橄榄石结构,空间群为Pbam。光谱分析表明:Cr4+:Ca2GeO4晶体在600～800 nm范围内的吸收峰对应Cr4+的3A2→3T1能级跃迁;晶体在1 000～1 200 nm的近红外区域的弱吸收带归因于Cr4+离子的3A2→3T2能级跃迁。室温下0.5%Cr4+:Ca2GeO4晶体荧光光谱的最强荧光发射峰值位于1 317 nm处,这归属于Cr4+的3T2→3A2能级跃迁,荧光寿命为7.9μs,发射截面为4.61×10–19 cm2。     

共掺ZnO提高LiNbO3晶体中Ho3+分凝系数的研究

在Ｈｏ：ＬｉＮｂＯ３中掺入摩尔分数为６％和ＺｎＯ，生长（Ｈｏ，ＺｎＯ）：ＬｉＮｂＯ３晶体。用电感硝等离子体发射光谱（ＩＣＰ－ＡＥＳ）法，测定了晶体不同部位Ｈｏ＾３＋的浓度，并计算其分凝系数，共掺ＺｎＯ后，晶体中Ｈｏ＾３＋的分凝系数为０．３提高到０．６，表明Ｈｏ＾３＋在晶体中分布更为均匀。对双掺Ｈｏ和Ｚｎ的ＬｉＮｂＯ３晶体组分均匀性提高的机理进行了探讨。     

无机闪烁晶体的研究现状与应用前景（上）

闪烁晶体因能够有效地辐射能转换为光能面被和作探测高强度电离辐射的材料，本文比较系统地阐述了无机闪烁晶体的定义，种类，性能特征和评价标准，对钨酸铅晶体研究中存在的主要问题进行了讨论，介绍了闪烁晶体目前在工业，医疗诊断和高能物理实验研究中的应用情况。     

稀土离子在LiYF4晶体中的有效分凝系数

在CF4气氛中成功地生长出高质量的掺三价稀土离子的LiYF4晶体，测试了16种稀土离子LiYF4晶体中的有效分凝系数，三价稀土离子在LiYF4晶体中的有效分凝系数随离子半径变化是有规律的，离子半径小于Y^3 的稀土离子的有效分凝系数都大于1，离子半径大于Y^3 的稀土离子的有效分凝系数小于1，并且后者随离子半径增大而单调减小，这种变化规律主要与离子进入晶体后对晶胞的畸变作用有关。