Yb,Ho,Pr:GYTO晶体生长、结构及光谱性能（特邀）

首次采用提拉法成功生长出了新型中红外激光晶体Yb,Ho,Pr:GYTO,采用X射线Rietveld精修方法得到了晶体的结构参数。测量了Yb,Ho,Pr:GYTO晶体（100)、(010)和(001)衍射面的X射线摇摆曲线,衍射峰的半峰宽分别为0.036°、0.013°和0.077°,表明生长出的晶体是单晶并且具有较高的结晶质量。采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法测定了Yb,Ho,Pr:GYTO晶体中Yb3+、Ho3+、Pr3+和Y3+的浓度,Yb,Ho,Pr:GYTO晶体中Yb3+、Ho3+、Pr3+和Y3+的有效分凝系数分别为0.624、1.220、1.350和0.977。测量了Yb,Ho,Pr:GYTO晶体室温下的极化吸收谱,并指认了相应的能级吸收跃迁。940 nm半导体激光器激发的2.9 μm荧光光谱表明,最大发射波长为2908 nm。此外,还论证了GYTO中Yb-Ho-Pr的能量传递机制。与Ho:GYTO晶体相比,Yb,Ho,Pr:GYTO晶体的5I₇能级寿命降低了87.13%,与上能级5I₆的寿命相近,说明Yb,Ho,Pr:GYTO晶体更容易实现粒子数反转和激光输出。     

YAG晶体研磨工艺与研磨后亚表面损伤研究

YAG晶体是一种典型硬脆材料，莫氏硬度达8.5，常温下不溶于任何酸碱，加工难度较大。针对YAG晶体研磨加工，本工作提出一种分步研磨工艺。基于游离磨料研磨的方法，在研磨过程中逐级减小碳化硼(B₄C)磨料粒径，选用磨料W40、磨料W28、磨料W14、磨料W7分步骤研磨，4种磨料的粒度范围依次为：40～28μm、28～20μm、14～10μm、7～5μm。通过研磨参数试验研究了每个步骤中研磨压力、研磨盘和摆轴转速、研磨液中B₄C质量分数等参数对研磨效果的影响，得出最佳研磨参数；通过截面显微法测量出YAG晶体研磨后亚表面损伤的深度，确定后续抛光去除量，并探究了亚表面损伤深度h _SSD与研磨后表面粗糙度R_a的关系。研究表明：当研磨压力为44.54 kPa、研磨盘和摆轴转速为60 r/min、研磨液中B₄C质量分数为15%时，每个研磨步骤均取得最好研磨效果：磨料W40、磨料W28、磨料W14、磨料W7研磨的材料去除率分别为83.12、57.32、27.54、9.53μm/min，研磨后表面...     

YAG晶体位错密度分布及蚀坑形貌

YAG晶体在光电子领域有着重要的应用，晶体生长的缺陷控制是需要解决的瓶颈问题。本工作研究了缩颈和无缩颈提拉法生长的YAG晶体的位错形貌及密度分布，通过对YAG晶体进行抛光、浓磷酸位错腐蚀和金相显微镜分析研究，发现YAG晶体的头部位错密度最大，等径处的位错密度最小，延伸至收尾处位错密度略升高，缩颈结束收细直径的地方位错密度显著降低；分析了不同晶向的YAG位错腐蚀坑形貌，由表面模型计算了YAG各晶面的表面能，结果表明：YAG晶体位错蚀坑相对稳定的外露面为(110)和(112)面。通过极射投影图进一步说明了(110)和(112)面的稳定性及其与晶面的位置关系是决定位错腐蚀坑形貌的重要原因。     

Nd:GSAG晶体生长、结构、光谱及激光性能

Nd:GSAG是重要的942 nm固体激光工作物质，在机载和星载水汽检测中有重要的应用。生长了低浓度Nd:GSAG晶体，通过与高掺杂浓度Nd:GSAG、Nd:YAG进行对比，研究了它的结构、光谱和激光性能。掺杂原子数分数为0.94%的Nd:GSAG晶体在808.5 nm处的吸收系数为3.79 cm^-1，吸收截面为3.41×10^-20 cm²,⁴F_3/2上能级寿命为275μs，比掺杂原子数分数为1.20%的Nd:GSAG晶体高出22μs。掺杂原子数分数为0.94%的Nd:GSAG晶体在942 nm和1060 nm处的激光半峰全宽分别为0.53 nm和0.59 nm，比Nd:YAG在946 nm和1064 nm处的激光半峰全宽0.66 nm和0.64 nm窄，表明其光波单色性更好。掺杂原子数分数为0.94%的Nd:GSAG在942 nm处的斜效率和光光转换效率分别为5.5%和4.2%，优于Nd:YAG在946 nm处的斜效率(5.0%)和光光转换效率(3.2%)，但在1.06μm附...