Cr:Mg_2SiO_4晶体的LIF光谱和发光中心问题

Cr:Mg_2SiO_4晶体是近年来发展起来的一种新激光晶体,已能实现中心波长在1.22μm的连续和脉冲激光运转。该晶体最引人注目的特点是其激光输出波长远超过1μm,为其他掺铬激光晶体所不及,表明该晶体除了Cr~(3+)外,还有新的发光中心,而这种新中心应是Cr~(4+)离子。因此,对CrO_4~(4-)模型进行理论研究和实验验证是一项有意义的工作。     

Cr∶Mg_2SiO_4晶体中络离子(CrO_4)~(4-)的自旋极化MS-X_α计算

本文采用自旋极化MS-X_α方法计算了Cr:Mg_2SiO_4晶体中络离子(CrO_4)~(4-)的电子结构,给出了T_d群和C_(3v)群下的单电子能量本征值、本征函数和自旋极化分裂值。用过渡态理论计算了部分光学跃迁和电荷转移跃迁的能量。采用Case-Karplus电荷分配法计算得到自旋-轨道耦合常数ζ_(?)。讨论了配位体的距离对单电子轨道和基态组态的影响,也讨论了对称性变化的影响。     

Mg_2SiO_4:Cr~(3+)晶体的生长及其特性

介绍了用提拉法生长的Mg_2SiO_4:Cr~(3+)单晶的生长、结构和形态特征,测定了该晶体的吸收谱和荧光谱。荧光谱电子振动边带在800～1400nm,吸收谱中有一定的Fe~(3+)吸收。     

掺杂钨酸铅闪烁晶体的闪烁光学性质研究

利用多坩埚温度梯度法生长了PbWO4和BaF2:PbWO4晶体,研究了PbWO4、退火PbWO4和BaF2:PbWO4晶体的透过光谱和X射线激发光谱,结果发现这些光谱性质与晶体的组成和生长工艺密切相关,其中退火的影响较复杂.高温退火的PbWO4晶体的透过光谱在360nm以上波段有较好的透过率,但是在320~360nm波段透过率反而略有降低;380nm以上波段的X射线激发光谱光谱强度较高,320~380nm波段光谱强度却略有降低.掺杂的离子改善了晶体的透过率和X射线激发发光光谱强度.利用晶体的生长工艺和组成与缺陷以及晶体光学性质之间的关系解释了这些现象产生的原因.BaF2:PbWO4掺杂晶体的X射线激发光谱的波形和发光峰强度均发生了很大程度的改变,与F-离子掺杂引发晶体[WO4]2-四面体基团畸变而产生的新的发光中心有关.     

高浓度铒离子掺杂钨酸镱钾激光晶体上转换发光研究(英文)

首次采用泡生法生长了掺铒钨酸镱钾(分子式:Er3+:KYb(WO4)2,简称:Er:KYbW)激光晶体。室温下测试了该晶体的吸收及上转换发射光谱。在荧光光谱中,观察到3个较为明显的上转换发射带,分别位于470~560nm,645~675 nm,750~850 nm。其中,位于533 nm处的上转换绿光强度最大。基于能量匹配原理分析了晶体上转换发光基质,结果表明,上转换红光和绿光的发光渠道均为双光子过程。根据J-O理论,计算了光谱参数,强度参数为:Ω2=16.342×10-20cm2,Ω4=4.183×10-20cm2,Ω6=1.264×10-20cm2;对应于绿光4S3/2-4I15/2跃迁的荧光分支比为76.37%,荧光寿命为278μs。这些光学参数表明Er:KYbW激光晶体可实现高效上转换绿光发射。     

晶体光谱特性

测量了0.8 at.-% Nd3+:Y0.5Gd0.5VO4的吸收光谱和荧光发射谱,光谱显示该晶体在808.5 nm有很强的偏振光吸收峰,且π偏振光(E∥C)吸收远强于σ偏振光(E⊥C)吸收,半高宽度分别为4.5 nm和12 nm,吸收截面分别为19.69×10-20 cm2和6.41×10-20 cm2;其荧光发射( 4F3/2→ 4I11/2跃迁)峰值波长在1064 nm,半高宽度为3.7 nm; 4F3/2→ 4I11/2跃迁的荧光寿命为110 μs;光谱特性表明Nd3+:Y0.5Gd0.5VO4晶体是潜在的高效率激光晶体材料.     

双波长Nd…Lu_(0.99)La_(0.01)VO_4激光器

研究了光纤耦合半导体激光器端面抽运c切Nd…Lu_(0.99)La_(0.01)VO_4晶体的激光性能。根据该晶体在~4F_(3/2)→~4F_(11/2)能级跃迁的光谱特性及四能级激光系统的阈值条件,理论计算了产生1068nm和1085nm的单、双波长激光的实验条件。实验研究了该晶体在自由运转条件下产生1068nm和1085nm单波长激光输出的性能,并使用具有亚太赫兹自由光谱范围的法布里-珀罗标准具调节1068nm和1085nm两个激光振荡波长的增益竞争,实现了4.4THz频差的多瓦连续波双波长激光的稳定、均衡输出。     

Tm:YAP激光晶体光谱参数的计算

采用丘克劳斯基(Czochralski)法生长了Tm:YAP晶体,研究了该晶体在室温下的吸收光谱和荧光光谱.结果表明,Tm:YAP晶体在689.5 nm和795 nm左右有较强的吸收峰,分别对应于3H6→3F3和3H6→3H4的能级跃迁,半峰全宽(FWHM)分别为22.5 nm和30 nm,吸收截面分别为1.89×10-20 cm2和1.35×10-20 cm2.荧光光谱表明Tm:YAP晶体发射波长为1.89μm,相应的荧光寿命为13.90 ms,发射截面为1.58×10-19 cm2.根据乍得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm3+在Tm:YAP晶体中的强度参数:Ω2=1.4560×10-20cm2,Ω4=2.0673×10-20 cm2,Ω6=0.3181×10-20 cm2.结果表明,Tm:YAP晶体具有宽的吸收峰、长荧光寿命和较大的积分发射截面的性质,非常适合于激光二极管(LD)抽运,有利于获得低阈值高效率的2μm波段激光输出.     

自调Q激光晶体Cr4+,Yb3+∶YAG光谱及其激光特性研究

报道了自调Q激光晶体Cr,Yb∶YAG的生长及其在室温的吸收和荧光光谱特性,用钛宝石激光器作为抽运源,获得了1.03 μm、脉宽为400ns、平均输出功率为75 mW的自调Q激光.在Cr,Yb∶YAG晶体的室温吸收光谱中存在着五个吸收带:在440 nm 和605 nm 存在着Cr3+离子的两个吸收带,而且退火使其发生了明显的"红移";在937 nm 和968 nm处存在着Yb3+离子的两个吸收带,能与InGaAs 激光二极管(LD)有效耦合,适合激光二极管抽运;而且在1.03 μm处有一Cr4+离子吸收峰,可用作可饱和吸收体.Cr,Yb∶YAG晶体的荧光光谱与Yb∶YAG晶体一样,发光中心也是位于1029 nm,但其强度比Yb∶YAG晶体的要低4倍.Cr,Yb∶YAG晶体和Yb∶YAG晶体的荧光寿命分别为0.3 ms和1.4 ms.造成Cr,Yb∶YAG晶体发光强度比Yb∶YAG晶体低的原因可能是由于存在Cr4+和Cr3+离子的吸收使得Yb离子发生浓度淬灭,但如果用高功率的二极管来抽运,使得Yb离子能发生粒子反转,可以实现Cr4+对Yb3+的自调Q激光输出.在室温下用钛宝石激光器抽运Cr,Yb∶YAG晶体获得自调Q激光输出也证明了双掺Cr和Yb的YAG晶体是一种新型的自调Q激光晶体,进一步可以实现固体激光器的小型化、全固化、集成化.(OH3)     

LD抽运Cr,Nd:YAG倍频输出532 nm绿光

我们用本所生长的掺 0 .0 2 5 at.- % Cr和 0 .5 at.- % Nd的 Cr,Nd:YAG晶体作为激光增益介质 ,在室温下获得了 5 32 nm的绿光输出。实验中所用的 Cr,Nd:YAG晶体的尺寸为 8mm× 8mm× 1 .8mm,Cr4 在 1 .0 6 4μm的吸收系数为 0 .1 44 cm- 1 ,Nd3 在 80 8nm处的吸收系数为 2 .6 cm- 1 。用脉冲 LD作抽运源 ,抽运光波长为 80 8nm,脉冲宽度为 2 ms,重复率为 2 0 0 Hz,输出的最大功率为 2 W,占空比为 5 :1。采用端面抽运方式 ,抽运光直接入射到晶体上。Cr,Nd:YAG晶体的两个面作为激光谐振腔 ,设计为平 -平腔 ,晶体的输入面镀 80 8nm增…     

Investigation of the Emission Cross-sections and the Spectra of (Cr4 +, Yb3+): YAG Crystal

The emission and the lifetime data of Cr, Yb: YAG and Yb: YAG were reported. The effective peak stimulated-emission cross section of chromium and ytterbium-co-doped yttrium-aluminum garnets (Cr, Yb: YAG) has been determined to be 8.98 × 10-20 cm2 at room temperature. The luminescence spectrum of Cr, Yb: YAG is the same as that of Yb: YAG. The luminescence lifetime of Cr, Yb: YAG at room temperature is 0.3 ms (Yb: YAG, 1.48 ms ). The causes of the differences in the fluorescence spectra and the stimulated emission cross-section between Yb: YAG and Cr, Yb: YAG crystals were discussed. Also the potential of Cr, Yb: YAG as a self Q- switched laser crystal was discussed.     

Na_5Eu(WO_4)_4发光晶体的光谱特性研究

对稀土四钨酸盐的研究很早就有报道,但作为发光材料的研究是近十几年才逐渐增多的.Na_5Eu(WO_4)_4作为该系列红外发光材料,近几年也有不少研究报道.陈立高、施潮淑等人改进了Na_5Eu(WO_4)_4的发光性能,黄京根等人指出Na_5Eu(WO_4)_4是良好的微晶激光材料.但是到目前为止,研究尚限于粉末材料.我们进行了Na_5Eu(WO_4)_4单晶制备的研究工作,已报道用助熔剂泡生法首次成功地生长出了Na_5Eu(WO_4)_4单晶,尺寸为2×1×1mm~3,并进行了结构分析.本文报道用助熔剂缓冷法生长出长度达4.5mm的Na_5Eu(WO_4)_4单     

添加V_2O_5对Mg_4Nb_2O_9微波介质陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备了Mg4Nb2O9微波介质陶瓷,研究了添加V2O5对其烧结温度、微观结构和介电性能的影响。结果表明:当添加0.5%(质量分数)的V2O5时,Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度从1350℃降低到1150℃,烧结温度范围拓宽为1150～1300℃;在1150℃烧结5h后,其介电性能达到最佳:εr=11.86,Q·f=99828GHz(11.2GHz),τf=–57×10–6/℃(10～90℃,1MHz)。当w(V2O5)增大到1.5%时,Mg4Nb2O9陶瓷的介电性能变差。     

Pr~(3+)离子及Na_5Pr(WO_4)_4晶体的光谱性质

本文报道了新型发光晶体Na_5Pr(WO_4)_4的生长及Pr~(3+)离子的光谱性质。测定了该晶体的结构以及吸收光谱、荧光光谱和激发光谱。研究表明,该晶体有可能成为继Na_5Nd(WO_4)_4晶体之后又一激光晶体新品种。     

利用窄得-奥菲特理论研究Tm:Lu2SiO5晶体的光谱特性

采用丘克拉斯基(Czochralski)技术生长了掺铥硅酸镥(Tm∶Lu2SiO5,Tm∶LSO)晶体;测量了LSO晶体在室温下的非偏振吸收光谱和非偏振荧光光谱;利用窄得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm∶LSO晶体的窄得-奥菲特强度参数、振子强度、自发辐射概率、辐射寿命、积分吸收截面和积分发射截面.Tm∶LSO晶体的强度参数为Ω2=9.1355×10-20cm2,Ω4=8.4103×10-20cm2,Ω6=1.5908×10-20cm2;Tm∶LSO晶体在1.9μm附近有明显的发射峰(3F4→3H6跃迁),相应的辐射寿命为2.03 ms,积分发射截面为5.81×10-18cm2,半峰全宽(FWHM)为250 nm.用Tm∶LSO晶体在77 K温度下实现了激光运转.利用792 nm的激光二极管(LD)作为抽运源,获得中心波长为1960 nm的激光输出,抽运阈值为2.13 kW/cm2.     

Cr~(3+):LiNbO_3晶体的光谱特性

分别用分光光度计和激光感生荧光技术测量了Cr~(3+):LiNbO_3晶体的吸收谱和荧光谱。测得晶体的晶场参数D_q/B=2.49,~4T_2与~5E能级的能量差⊿=114cm~(-1),~4T_2-~4A_2跃迁的发射截面σ_(?)=6.58×10~(-20)cm~2,荧光寿命τ_f=2μs。最后从理论上阐明了Cr~(3+)在LiNbO_3晶体中的能级结构。     

Yb:GdYAl3(BO3)4晶体的生长及性质研究

采用助熔剂法生长了Yb：GdYAl3（BO3）4晶体。测量了晶体的室温吸收谱和荧光谱。该晶体在960nm和974nm处存在两个吸收带，适合InGaAs泵浦；在1002nm和1044nm处各存在一荧光谱峰。研究了晶体的热学性质，平行于c轴方向的热膨胀系数约为α轴方向的5．4倍。采用化学腐蚀光学显微法研究晶体缺陷证明Yb：GdYAl3（BO3）4中存在孪晶结构。     

YGG:Cr~(3+)晶体的激光诱导荧光光谱研究

在10K→300K温度范围内测量了YGG:Cr~(3+)的激光诱导荧光光谱,测出了有关荧光谱线的分裂量。并导出了~4T_2与~2T_1到~2E的能级间距随温度的变化关系式。     

掺铬镁橄榄石作为1.06μm激光可饱和吸收体的研究

采用Cr4 :Mg2SiO4作为可饱和吸收体,实现脉冲式平凸非稳腔Nd:YAG激光器的被动调Q运转,得到脉宽34ns、输出能量13.8mJ的激光脉冲。在合适的实验条件下,也观察到被动锁模现象。实验上比较了激光器的不同腔结构和参数对调Q激光脉冲宽度和能量的影响,并给予合理的理论解释。     

Fluorescence analysis of chromium-doped forsterite(Mg2SiO4)

The polarized absorption spectra, emission spectra, and fluorescence dynamics of Cr:forsterite are presented and analyzed in detail. At least three different kinds of emitting centers are identified by time-resolved spectroscopy. These correspond to two sorts of octahedrally coordinated Cr³⁺ ions and one Cr⁴⁺ with various possible environments. The infrared laser active center is identified with the latter species, and its infrared absorption and emission properties are attributed to excited state-ground state optical transitions without any thermalization process into the excited state