稀土掺杂钇铝石榴石晶体激光光纤的研究进展

受激布里渊散射(SBS)和热管理限制了玻璃光纤在光纤激光器中极限输出功率的提高.钇铝石榴石(YAG)晶体光纤结合了晶体和光纤的优点,相较于玻璃光纤,它的SBS增益系数低得多,可以有效地减小非线性效应和热损伤,为光纤激光器研究提供了新的方向.YAG晶体在达到熔点(1970℃)后会迅速熔化成低粘度液体,不利于晶体光纤的制备;制备YAG晶体纤芯/玻璃包层的复合光纤是研究YAG晶体光纤的主要方法,但是存在YAG晶体纤芯玻璃化、纤芯与包层间的成分扩散以及数值孔径过大的问题;未掺杂的YAG晶体作为稀土掺杂的YAG晶体纤芯的包层生长困难,有待于进一步研究.目前多采用激光加热基座生长技术(LHPG)和微下拉法(μ-PD)制备YAG晶体光纤,且制得的光纤质量较好;对YAG晶体光纤的研究,重点在于采用折射率、热膨胀与YAG晶体相匹配的玻璃或晶体作为包层,并探索复合工艺,减小数值孔径和减少纤芯与包层间的扩散,现有文献报道的最大输出功率达到590 W.本文介绍了几种YAG晶体光纤的制备方法,对国内外关于无包层稀土掺杂YAG晶体光纤、玻璃包层稀土掺杂YAG晶体复合光纤、YAG晶体包层晶体光纤及YAG晶体光纤与传统无源光纤器件的熔接的研究现状进行了综述,并对目前的研究状况进行了总结与展望.     

2μm波段激光晶体研究进展

综述了以Ho、Tm、Er为激活离子、以YAG、YAP及YLF为基质的2μm波段激光晶体的特点及应用背景,详细讨论了几种重要2μm波段激光晶体的能级结构、光谱特性及器件研究进展,指出了适合LD泵浦是今后2μm波段激光晶体的发展方向.     

新型激光晶体材料研究进展

对新型激光晶体近年比较活跃的两个研究方向,掺镱的激光晶体和拉曼激光晶体的研究状况进行了总结.掺镱晶体可以产生高功率的激光输出,是重要的研究方向;同时掺镱激光晶体还可以实现用激光二极管泵浦的超快激光输出.拉曼晶体可以方便地产生人们所需要的激光波长,具有潜在的应用.本文对于这两类晶体的优点、可能应用的方向及最新的发展方向进行了阐述.     

激光晶体的进展

介绍了激光基质晶体材料及其优缺点,以及促进激光晶体发展的应用领域,并介绍了波长可调的激光晶体和短波长激光晶体。     

掺钕钒酸钇激光晶体的研制和开发

掺钕钒酸钇激光晶体是一种优秀LD泵浦的激光晶体材料,是当前中、小功率全固态激光器的首选材料,它广泛应用于激光通讯、激光测距、激光印刷、卫星测量、导航等各个领域。首先回顾了LD泵浦的激光晶体材料的发展过程及其对激光晶体的要求,系统介绍了掺钕钒酸钇激光晶体的特性。同时比较详细介绍了大尺寸、高质量掺钕钒酸钇激光晶体生长技术及其应用。目前产品已销往美、英、日等21个国家和地区,成为我国唯一能够大量进入国际市场的激光晶体产品,极大地推动了我国激光晶体行业的发展,扩大了我国晶体行业在国际上的影响力。     

金属光子晶体薄膜可见光和微波波段传输性能

一维金属光子晶体薄膜是由金属-介质多层结构组成的等效均匀的各向异性超构材料。相比单层金属膜层,该结构在色散调控方面具有更多的自由度。在该结构中由于表面等离子体激元(SPP)的存在,可实现倏逝波的定向传输。在本文中,等效介质理论、时域有限元差分法(FDTD)的计算结果和实验结果都表明,传输倏逝波的波长、频宽和强度可通过金属光子晶体结构调整实现主动设计。金属膜厚比例越小,传输波长的中心和截止波长越长,频带越宽。当金属膜层厚度小于SPP穿透深度时,可获得宽频段的倏逝波的传输。同时,对金属光子晶体在微波波段的传输性能也进行了研究,发现其在微波波段等效介电常数为负,具有良好的反射性能。该结构的屏蔽效能远大于厚度相近的ITO薄膜的电磁屏蔽效能。在厚度只有几百纳米时,该结构即可实现良好的电磁屏蔽效能。通过金属光子晶体薄膜可实现电磁屏蔽材料的薄膜化、轻质化和可视化。     

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％.     

可见光与红外隐身光子晶体材料研究进展

光子晶体是一种人造结构的新型功能材料。能够调控光子晶体的光子带隙控制入射电磁波反射率;通过调控晶体粒径,可以产生用于伪装隐身的结构色。本文简述了光子晶体的基本概念和特性,综述了光子晶体材料在可见光和红外隐身领域的研究进展,以期为光子晶体材料在多波段兼容隐身领域的研究提供一定的解决思路。     

激光晶体的研究动态

近些年来激光晶体的研究取得了较大的发展，本文从高功率、LD抽运、新波长和可调谐四个方面对其进行了评述，并介绍了在复合功能激光晶体方面的研究进展。     

激光全息法制备三维光子晶体的研究进展

三维光子晶体作为一种光子带隙材料,在光学器件、化学生物传感以及信息传输和存储等方面具有广泛的潜在应用价值。激光全息法制备光子晶体具有均匀性好、无缺陷、成本低廉等优点。综述了激光全息法制备三维光子晶体的理论及实验方面的研究进展,并阐述了各种方法的代表性工作以及各自的优缺点。     

双读出量能器用闪烁晶体研究进展

双读出量能器是一种全新设计的高能粒子探测装置, 它能同时测量到Cherenkov光和闪烁光, 因而能更全面地获得高能粒子的信息。目前, 双读出量能器主要有三种设计方式: (1)采用石英纤维产生Cherenkov光, 塑料闪烁纤维生成闪烁光; (2)分别以未掺杂的晶体纤维作为Cherenkov辐射体、Ce掺杂的同种晶体纤维作为闪烁体; (3)采用同种闪烁晶体有效分离Cherenkov光和闪烁光。第三种设计可以消除取样涨落、提高量能器的分辨率, 因而备受关注。本文基于第三种设计方式探讨了钨酸铅(PbWO₄)、锗酸铋(Bi₄Ge₃O₁₂)、硅酸铋(Bi₄Si₃O₁₂)和镥铝石榴石(Lu₃Al₅O₁₂)四种。闪烁晶体在双读出量能器方面的研究进展和可能的应用。Pr掺杂PWO晶体以及硅酸铋晶体都有可能用于双读出量能器, 而后者由于吸收边比锗酸铋更短, 更易于分离Cherenkov光和闪烁光, 在双读出量能器应用方面显示出明显的优势。稀土离子掺杂有望进一步提高硅酸铋晶体的性能, 开发出更适合双读出应用的闪烁材料。     

光子晶体微腔半导体激光器的研究进展

概述了光子晶体微腔半导体激光器的研究进展，从物理机理、数值模拟、以及工艺实现方法等方面作了详细的叙述，并对其在光子集成中的应用前景进行了展望。     

新型非线性光学晶体 Ca4RO(BO3)3的研究进展

作为新型非线性光学材料,钙－稀土硼酸盐晶体Ｃａ４ＲＯ（ＢＯ３）３（Ｒ－Ｌａ３＋、Ｎｄ３＋、Ｓｍ３＋Ｇｄ３＋Ｙ３＋Ｅｒ３＋、Ｔｂ３＋、Ｌｕ３ ）近来引起了广泛的重视．该系列晶体属非中心对称的单斜晶系,空间群Ｃｍ．本文综述了上述晶体的结构和生长研究的进展。总结了晶体的线性光学／非线性光学性能以及掺杂晶体的激光自倍频性能,指出这些晶体在非线性光学领域潜在的应用前景．     

不同工作状态激光对可见光 CCD 的损伤实验

分别用连续激光、40 kHz 和5 kHz 重频激光对可见光 CCD 进行损伤实验,发现了相似的损伤现象,即点损伤、线状损伤和完全损伤,并分别测量了各个损伤状态下的驱动电极与衬底间的阻抗变化;分别对三组实验中损伤的 CCD 芯片进行电镜扫描,微观分析各个损伤位置处的损伤形貌,详细解释了出现三种损伤现象的原因,并比较了三种工作状态激光的不同作用机理.得到的结论是:点损伤现象与 CCD 表层的损伤有关,线损伤现象与漏光和电极间短路有关、完全损伤现象与绝缘层的损伤有关;连续激光作用的过程以热熔融为主、40 kHz 重频激光作用的过程以汽化烧蚀为主、5 kHz 重频激光作用的过程包括汽化烧蚀、强汽化“冲刷”以及反冲压力.     

基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术研究进展

陶瓷以其优异的热物理化学性能在航空航天、能源、环保以及生物医疗等领域具有极大的应用潜力。随着这些领域相关技术的快速发展, 其核心零件部件外形结构设计日益复杂、内部组织逐步走向定制化、梯度化。陶瓷具有硬度高、脆性大等特点, 较难通过传统的加工成形方法实现异形结构零件的制造, 最终限制了陶瓷材料的工程应用范围。激光增材制造技术作为一种快速发展的增材制造技术, 在复杂精密陶瓷零部件的制造中具有显著优势: 无模、精度高、响应快以及周期短, 同时能够实现陶瓷零件组织结构灵活调配, 有望解决上述异形结构陶瓷零件成形问题。本文综述了多种基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术: 基于粉末床熔融的激光选区烧结和激光选区熔化; 基于定向能量沉积的激光近净成形技术。主要讨论了各类激光增材陶瓷技术的成形原理与特点, 综述了激光选区烧结技术中陶瓷坯体后处理致密化工艺以及激光选区熔化和激光近净成形技术这两种技术中所打印陶瓷坯体基体裂纹开裂行为分析及其控制方法的研究进展, 对比分析了激光选区烧结、激光选区熔化以及激光近净成形技术在成形陶瓷零件的技术特征, 最后展望了激光增材制造陶瓷技术的未来发展趋势。     

激光立体成形高性能金属零件研究进展

激光立体成形技术是从20世纪80年代初期发展起来的一项先进制造技术,能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。该技术可以用于承受强大力学载荷的三维实体金属零件的快速制造,也可应用于具有较复杂形状和较大体积制造缺陷、误加工损伤或服役损伤零件的修复。主要围绕激光立体成形技术在追逐高力学性能方面的研究工作,综述了激光立体成形研究和应用的主要进展情况。对多种合金的大量研究工作表明:激光立体成形金属零件的综合力学性能同锻件相当,导致这样优越的力学性能的主要原因在于其材料组织致密、细小、均匀,可以通过优化成形工艺和热处理工艺而获得基本上没有冶金缺陷的状态。激光立体成形技术的主要应用对象是兼顾高性能和复杂结构的金属零件的制造和修复。实现高性能修复是激光立体成形技术最近的一个引人注目的研究进展,修复零件的力学性能可以仅在简单的退火热处理状态下即达到锻件力学性能标准,这使得过去认为不可修复的高性能重要金属零件具备了现实的修复技术途径,这必将是激光立体成形技术最有前景的应用方向之一。     

掺杂锗酸铋晶体(Bi_4Ge_3O_(12))的电子顺磁共振

用电子顺磁共振方法对 Fe、Cr 和 Mn 杂质在 Bi_4Ge_3O_(12)晶体中的位置和价态进行了研究。测试并分析了和 Fe~(3+)和 Cr~(3+)离子的 EPR 谱线位置随磁场方向的变化,确定了 Fe~(3+)和 Cr~(3+)主要进入氧四面体占据 Ge位。测试并分析了 Mn~(4+)和Mn~(2+)掺杂样品各向异性的 EPR 谱线,也测试了处于晶体粉末态及玻璃态的 Mn 掺杂样品的谱线,认为 Mn~(2+)离子进入氧八面体占据 Bi 位。紫外线辐照后 Mn 离子 EPR 信号降低表明辐照导致 Mn 离子价态改变。     

Bi4Ti3O12的熔盐法制备及改性研究进展

综述了Bi4Ti3O12材料的最新研究进展,介绍了Bi4Ti3O12制备方法和改性技术的研究,对熔盐法制备、热锻、模板晶粒生长、丝网印刷等几种晶粒定向生长技术和A、B位掺杂及机理等方面的研究进行了系统评述,总结了目前Bi4Ti3O12研究中存在的问题,并对未来的研究方向进行了预测.     

激光选区熔化成形薄壁件研究进展

激光选区熔化是一种可以实现近净成形的数字化制造技术,能够制造传统工艺不能生产的复杂薄壁件,被认为是未来制造业的主导方向,应用前景广阔。综述了激光选区熔化成形薄壁件的研究现状,针对于激光选区熔化成形薄壁件成形质量较差、力学性能偏低等问题,重点介绍了工艺参数、热处理工艺以及壁厚等因素对激光选区熔化成形件微观组织、缺陷、成形质量及力学性能的影响,其中成形壁厚存在阈值,随着壁厚增加,薄壁孔隙先增加后减小,力学性能呈相反趋势。最后总结了薄壁件激光选区熔化成形存在的问题及未来的研究方向。