Nd:Gd3Ga5O12多晶原料合成及单晶生长研究

通过对晶体生长时和生长后原料挥发物的XRD分析,发现在炉膛内壁上的挥发物质是Ga2O3和Ga2O的混合物,而观察窗口及后加热器内壁上的挥发物主要是Gd2O3。为避免原料中Ga2O3的挥发,按化学计量比配料,在1300℃下,采用固相反应法合成了Nd：Gd3Ga5O12(Nd：GGG)多晶原料。用此多晶原料,采用提拉法进行了Nd：GGG单晶生长研究,所获单晶的荧光发射峰位于1061．54nm。对晶体表面的开裂现象进行了分析。     

掺钕钆镓石榴石晶体的激光性能

采用提拉法生长了Nd：Gd3Ga3O12（Nd：GGG）晶体。切割后的样品经过端面抛光,测试了荧光光谱、吸收光谱和激光性能。荧光光谱表明：晶体的最强的荧光发射峰位于1062nm,是Nd^3＋的4^F3/2-4^I11/2谱项导致的荧光发射。由吸收光谱发现：Nd：GGG晶体的最强吸收峰位于808nm,表明该晶体适合于激光二极管泵浦．并且吸收峰强度随掺杂离子浓度的增加而增加。激光性能测试结果表明：激光二极管泵浦时光-光转换效率为33.＋8％,斜效率为57.8％。     

Nd∶KGd(WO_4)_2激光晶体生长

以K2 W2 O7为助熔剂 ,采用熔盐顶部籽晶 (TSSG)法生长出尺寸为 2 3mm× 2 0mm× 19mm的Nd∶KGd(WO4) 2 激光晶体 .比较了K2 WO4和K2 W2 O7两种助熔剂的性能及对晶体生长的影响 ,认为K2 W2 O7熔点较低可以有效地降低晶体生长温度 ,有利于控制晶体生长和生长环境 .进行了KGd(WO4) 2 -KNd(WO4) 2 系统二元相图的研究 ,认为两者互溶性好 ,有利于晶体生长 ,并且Nd3+ 易于以化学剂量比取代Gd3+ .采用XRD、偏光显微镜及TG -DTA对晶体性能进行了研究 ,实验表明所生长的晶体为高温相的 β -Nd∶KGW .用光学显微镜对晶体表面裂纹、生长条纹、生长丘、生长台阶和包裹物等缺陷进行了观察 ,认为它们形成的原因是由于晶体生长工艺不稳定 ,温度梯度过大 ,拉速和降温速率过快     

激光新晶体大晶格替代型GGG的生长及研究

本文分析了GSGG晶体作为激光基质的优越性,认为这主要是由于掺入Sc替代Ga增加了原有的GGG晶格中的八面体平均键长。据此用离子半径与Sc~(3 )相仿的Mg~(2 )、Zr~(4 )等掺入GGG中生长出了双掺(Nd,Cr)和单掺(Cr)的替代型GGG,即双掺和单掺的Gd_(3-x)Ca_xGa_(5-y-z)Mg_yZr_zO_(12)、Gd_3Ga_(5-x-y)Mg_xZr_yO_(12)和Gd_(3-x)Ca_xGa_(5-y)Zr_yO_(12)三种晶体。荧光寿命及光谱测定表明,双掺晶体有Cr→Nd的能量转移,且激光效率高于条件基本相同的双掺(Nd,Cr)的GGG。单掺晶体则仅出现~4T_2→~4A_2跃迁的宽带,而不出现~2E→~4A_2的R线。这三种晶体的掺Cr分布较为均匀。实验结果与问题分析相符。这说明除GSGG之外,应还可以找到大晶格替代型GGG作为激光材料。     

掺钕钨酸钇钠晶体的缺陷

掺钕钨酸钇钠晶体Nd:NaY(WO4)2是一种性能优良的激光晶体.对该晶体中的包裹物、生长台阶等缺陷进行了观察,并分析了缺陷产生的原因.在晶体的不同部位取样进行扫描电镜和能谱分析,发现随着晶体生长过程的进行,晶体中Nd3 的浓度逐渐增加.研究了晶体中位错蚀坑的分布特点,发现位错蚀坑的密度与晶体生长的不同部位、Nd3 的掺杂浓度等因素有关.     

Yb:Gd3Ga5O12多晶粉体的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法合成了Yb:Gd3Ga5O12(Yb:GGG)多晶粉体.利用X射线衍射、热重-差热分析、扫描电镜、红外光谱、荧光光谱测试手段,对前驱体及煅烧的粉体的结构、形貌及光谱性能进行了研究.结果表明:950 ℃煅烧的粉体已是属于体心立方的晶体结构的Yb:GGG纯相.热重-差热分析表明:Yb:GGG超细粉体的总的质量损失为29.13%,初晶化温度在830.6 ℃附近,粉体在1 246 ℃左右晶化程度较高.随着煅烧温度的提高前驱粉体粒度不断增加,形成Yb:GGG纯相的最佳的煅烧温度为950 ℃,所获得的纳米粉体粒度约为80～100 nm,粒径均匀、分散性和流动性较好.荧光光谱表明,主要发射峰位于1 030 nm,是Yb3 的基态2F7/2与激发态2F5/2能级跃迁导致的荧光发射.     

熔态生长GGG单晶中外来粒子的裹入和排斥规律

本文研究了在GGG(Gd_3Ga_5O_(12))和掺质GGG单晶生长中,铱微粒作为一种包裹体进入晶体中的规律性。剖析了在杆状晶体中纵向分布的铱包裹体尺寸和密度的变化过程。找出了在一定生长速率时排斥铱包裹体的极限尺寸l_(lim)(V),并用外推l_(lim)(V)方法,找出生长无铱包裹体的GGG和掺质GGG单晶的最佳生长速率。发现铱包裹体的尺寸、密度与晶体的生长速率波动和生长条纹的分布有着良好的对应关系。     

石榴石系列闪烁晶体的研究进展

主要对石榴石系列闪烁晶体近10多年的研究和发展情况进行了梳理。介绍了Pr、Ce掺杂的(Lu,Y)AG晶体中不同发光中心的发光机理、能量的传递、载流子再束缚过程等;阐述了反位缺陷(antisite defect,AD)对发光中心发光性能的影响及其作用机制;用带隙工程理论分析了Gd、Ga掺入可以消除AD缺陷副作用的机理。展示了新型石榴石晶体Gd3(Ga5–xAlx)O12:Ce(GGAG:Ce)晶体的光产额和能量分辨率,预计这类多组分掺杂将把石榴石晶体的发展引入一个新的阶段。     

柠檬酸凝胶燃烧法制备GGG∶Eu3+,Bi3+多晶发光粉体及其表征

本文以Gd2O3、Ga2O3、Eu2O3、Bi(NO3)3·5H2O和柠檬酸为原料,采用凝胶燃烧法制备出GGG∶ Eu3+,Bi3+多晶发光粉体,并对样品进行了XRD、SEM、FT-IR、PL测试.XRD和FT-IR分析结果表明合成的发光粉体均形成GGG相.SEM显示样品晶粒呈球形或类球形,直径约60 nm.PL分析显示样品最强发射峰位于592 nm处,属于Eu3+的5D0-7F1磁偶极跃迁.掺杂Bi3+的样品发光强度明显高于未掺杂Bi3+的样品,而发射峰位置不变,当掺杂的Bi3浓度逐渐增加时,样品GGG∶Eu3+0.05,Bi3+x的发光强度先随Bi3+浓度的增加而不断增强,当体系中掺杂Bi3+的摩尔分数达到x=5％时,GGG∶ Eu3+0.05,Bi3+x的发光强度达到最大值.再之后随Bi3+掺杂浓度的增加发光强度减弱,这可能是因为Bi3+和Eu3+之间的能量传递方式主要是偶极-偶极作用,传递效率主要决定于两种离子间距离.     

铒镱共掺钆镓石榴石激光晶体生长及荧光光谱分析

采用提拉法生长了掺10%(摩尔分数,下同)Yb3+、掺Er3+分别为3%,5%和10%的Er3+:Yb3+:Gd3Ga5O12(Er:Yb:GGG)晶体。分析了Er:Yb:GGG晶体的结构和荧光光谱。结果表明:所生长的晶体属于立方晶系,Ia3d空间群。在980nm激光激发下,晶体样品在1000～1600nm范围内存在3个较强的发射带,相应的发射峰分别位于1030,1471nm和1534nm附近。由于Yb3+对Er3+的敏化作用,随着Er3+掺量的递增,1030nm处的发射峰强度逐渐减弱,1471nm和1534nm处的发射峰强度逐渐增强。计算了各个发射峰的受激发射截面积,铒和镱离子掺量为10%的晶体(10%Er:10%Yb:GGG)的受激发射截面高达2.0073×10–18cm2,可以产生较强的1534nm人眼安全波段的激光。