泡生法生长Ho3+,Yb3+双掺KGd(WO4)2晶体及其光谱性能

钨酸钆钾(KGd(WO4)2,简称KGW)是一种新型的激光基质材料。以Yb3 作为Ho3 的敏化剂,采用泡生法生长出了单斜晶系的Ho∶Yb∶KGW晶体。通过X射线衍射仪(XRD)分析确认所生长的晶体为-βHo∶Yb∶KGW。热重与差热分析(TG-DTA)测试结果表明,晶体的熔点为1072.31℃,相变温度为1043.09℃。测试了晶体的吸收光谱,对吸收峰值归属进行了确认,计算了相应的光谱参数。Yb3 在981 nm处吸收峰较强,半峰全宽(FWHM)为14 nm。从荧光光谱可以看出,在1022 nm附近,Yb3 发射主峰的半峰全宽达16 nm,对应的是Yb3 的2F5/2和2F7/2的能级之间的跃迁;Ho3 在1985 nm处的荧光发射峰半峰全宽为45 nm左右,发射截面积为1.79×10-20cm2。     

Yb,Er,Eu:YAP中红外激光晶体的生长与光谱特性

用提拉法成功生长出3种不同掺Eu3+浓度的优质Yb,Er,Eu:YAP激光晶体,并对其光谱特性进行了研究。测量了晶体在320~3 000nm波段内的吸收光谱,晶体在978nm附近有强的吸收峰和宽的吸收带。用波长为975nm的LD连续激光和OPO光参量脉冲激光激发分别获得了晶体的稳态和瞬态荧光光谱,采用单指数衰减拟合得到2.7~3.0μm激光上下能级寿命。与单掺Er:YAP晶体的光谱参数进行了比较,对Yb3+的敏化及Eu3+的退激活机理进行了分析。结果表明,Yb3+和Eu3+可分别作为Er3+的敏化剂和退激活剂,增宽978nm附近的吸收带和降低激光下能级(4I13/2)与上能级(4I11/2)寿命的比值(4.1,3.1和2.7);而在单掺Er:YAP晶体,下能级与上能级寿命的比值高达10.8,不利于激光性能的提高。因此,Yb,Er,Eu:YAP是一种更适合LD泵浦,有望实现低阈值、2.7~3.0μm高效率激光输出的新型激光晶体。     

高浓度Yb:YAG及YbAG晶体的生长、光谱性能

应用中频感应提拉法成功生长出高浓度(原子数分数0.50)Yb:YAG晶体以及YbA15O12 (YbAG)激光晶体,X射线粉末衍射(XRPD)结果表明晶体的结构和Y:Y3Al5O12(YAG)相似.研究了室温下,晶体的吸收光谱、发射光谱和荧光寿命,并且比较了与低浓度Yb:YAG晶体的光谱参数.结果表明,高浓度Yb:YAG及YbAG晶体足有前途的高功率激光增益介质.     

Yb:YAG激光晶体的高温退火和高浓度掺杂效应

测定了提拉法生长的不同掺杂浓度的Yb:YAG晶体从紫外到近红外区的吸收光谱,发现高温氧化气氛退火后原先可见光区色心宽带吸收消失的同时,在紫外区出现新的吸收带,并通过色心的转化对这一现象进行了解释.在紫外区和近红外区吸收光谱中,发现随掺杂浓度的升高220 nm和940 nm附近的吸收带的位置略有移动,提出是由于Yb3+离子掺杂引起的晶格结构畸变导致了Yb:YAG晶体光谱性质的改变.通过X射线衍射对不同掺杂浓度Yb:YAG晶体晶胞参数的测定,证实高的掺杂浓度导致Yb:YAG晶体发生较大的晶格畸变.在不同掺杂浓度Yb:YAG晶体的激光实验中,观察到Yb3+离子掺杂浓度影响晶体的激光性能.     

Yb3+掺杂对Yb:GdYAl3(BO3)4晶体性质的影响

采用助熔剂法生长了不同Yb3+掺杂量的Ybx:Gd0.20Y0.8-xAl3(BO3)4 (Yb:GdYAB).对比分析Yb3+掺杂量对晶体的晶胞参数、室温吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命、比热等性质的影响,结果表明,Yb3+掺杂量对晶体的生长、光谱和比热有较大的影响.随着Yb3+掺杂量的增加,吸收峰的半波宽增大,吸收强度提高.随着Yb3+掺杂量的增加,Yb:GdYAB晶体的荧光光谱的强度下降,荧光寿命逐渐降低.随着Yb3+掺杂量的增加,Yb:GdYAB晶体的比热逐渐变小.研究结果表明,选择适中的Yb3+掺杂量,不仅有利于Yb:GdYAB晶体的生长,也能保证各种性能都较优良,更有利于实现自倍频激光的输出.     

Ho^3＋，Yb^3＋：YAl3（BO3）4晶体的光谱特征

采用助熔剂法生长了Ho3+,Yb3+共掺的Ho3+,Yb3+:YAl3(BO3)4(Ho,Yb:YAB)晶体,测量了晶体的室温吸收谱,进而根据Judd-Ofelt(J-O)理论计算了Ho3+在Ho,Yb:YAB晶体中的强度参数、自发辐射几率和积分发射截面等参数,得到强度参数为Ω2=1.50639×10-18cm2、Ω4=4.86489×10-19cm2和Ω6=1.40248×10-19cm2。研究了晶体的荧光特性,并在976 nm激光泵浦下得到了上转换绿色荧光。     

Yb∶YAG激光晶体的高温退火和高浓度掺杂效应

测定了提拉法生长的不同掺杂浓度的Yb∶YAG晶体从紫外到近红外区的吸收光谱 ,发现高温氧化气氛退火后原先可见光区色心宽带吸收消失的同时 ,在紫外区出现新的吸收带 ,并通过色心的转化对这一现象进行了解释。在紫外区和近红外区吸收光谱中 ,发现随掺杂浓度的升高 2 2 0nm和 94 0nm附近的吸收带的位置略有移动 ,提出是由于Yb3+ 离子掺杂引起的晶格结构畸变导致了Yb∶YAG晶体光谱性质的改变。通过X射线衍射对不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体晶胞参数的测定 ,证实高的掺杂浓度导致Yb∶YAG晶体发生较大的晶格畸变。在不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的激光实验中 ,观察到Yb3+ 离子掺杂浓度影响晶体的激光性能     

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端面抽运Yb3+∶YAG激光器输出功率的理论分析

从准三能级速率方程出发, 模拟分析了940 nm LD端面抽运Yb3+∶YAG输出1030 nm激光的性能。着重考虑了抽运光的吸收饱和以及Yb3+的自吸收损耗。结果表明, 由于输出波长在1030 nm附近的Yb3+∶YAG晶体存在严重的自吸收损耗, 入射功率必须足够强才能有激光输出, 因此激光器的阈值较高; 同时, 自吸收损耗与Yb3+离子浓度、晶体厚度有关, 存在最佳的晶体厚度和Yb3+离子浓度, 使激光器的输出功率最大。抽运光的吸收饱和使激光器运转时激光下能级的粒子数减小, 吸收系数下降, 激光器的输出功率较低。     

Yb3+: GdGaGe2O7制备、结构及光谱性能

采用固相法制备了10at.% Yb3+: GdGaGe2O7多晶粉体，通过X射线粉末衍射用Rietveld全谱拟合给出了其空间群为P21/c,晶格常数a、b、c和β、Gd/Yb和Ga的原子坐标为。Ge1、Ge2、O1～O7的原子坐标。通过吸收谱、激发谱、光致发光谱和Raman光谱确定Yb3+的晶场能级分裂；1003nm发光在低温8K和室温(300K)时上能级荧光寿命为0.493ms和0.774ms。在室温下测量荧光寿命变长主要由再吸收所引起。Yb3+:GdGaGe2O7的吸收和发射光谱均很宽，荧光寿命长，是潜在的全固态激光工作物质。     

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.     

高掺杂浓度Yb∶YAG晶体的生长及光谱性能

应用中频感应提拉法生长了掺杂浓度高达 5 0at. %的Yb∶YAG晶体 ,研究了室温下Yb∶YAG晶体的吸收和发射光谱特性以及荧光寿命 ,在 939nm和 96 9nm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 ,适合激光管二极抽运。其荧光主峰位于 10 32nm附近 ,Yb∶YAG晶体的荧光寿命为 390 μs。比较了高掺杂与低掺杂Yb∶YAG晶体的光谱参数 ,指出高掺杂Yb∶YAG晶体是一种很有前景的高功率激光增益介质     

Ho3+/Yb3+共掺的SiO2-Al2O3-BaO-BaF2微晶玻璃上转换发光研究

制备了Ho3+/Yb3+共掺的氧氟硅酸盐玻璃, 根据玻璃样品的差热分析进行微晶化处理, 测试了Ho3+/Yb3+共掺微晶玻璃的X射线衍射(XRD)图谱、吸收光谱和上转换发光光谱。结果发现, 在980 nm LD激发下, Ho3+/Yb3+共掺的含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃可以同时观察到绿光(544 nm)和红光(656, 748 nm)上转换发光, 分别对应于Ho3+ 离子的5F4/5S2→5I8, 5F5→5I8和5F4/5S2→5I7能级跃迁, 与未热处理的玻璃样品相比, 微晶玻璃样品的绿光发光强度增强约347倍。研究结果表明含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃是一种潜在的上转换基质材料。     

Yb:ZnWO4激光晶体的光谱特征

采用Czochralsk i法生长出光学质量较高的Yb:ZnWO4单晶,通过偏振吸收光谱、荧光光谱的测量计算出其吸收截面为3.0×10-20cm2、发射截面为2.0×10-20cm2和荧光寿命为1.15ms,并推导Yb3+的Stark分裂能级。实验表明,Yb:ZnWO4在近红外972nm处有强吸收峰,发射光谱是从914nm到1055nm的宽带,荧光寿命长,是一种新型LD抽运的可调谐激光晶体。     

Ho3+掺杂Al2O3粉体、薄膜的结构及其发光性能

采用高能球磨法及脉冲激光沉积法(PLD)分别制备了不同浓度的Ho3+∶Al2O3纳米粉体及薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、分光光度计、荧光光谱仪等分析手段研究了Ho3+离子掺杂对Al2O3结构及发光性能的影响。XRD图谱显示粉体样品为六方α-Al2O3结构,薄膜样品为体立方γ-Al2O3结构。1wt%Ho3+掺杂的Al2O3纳米粉体在454nm、540nm附近出现由Ho3+离子能级跃迁引起的吸收峰。采用579nm的激发光源对样品进行荧光光谱检测,发现两种样品在466～492nm波段均出现F+心所引起的缺陷发光峰,且发光峰的强度随Ho3+浓度的增加而增强。     

在2.84～3.05μm波段连续调谐的YSGG：Cr^3＋,Yb^3＋,Ho^3＋晶体激光器

文献[1]报导了3μm波段激光工作物质──YSGG：Cr3＋、Yb3+、Ho3+晶体的研究结果。在这种物质中Cr3+→Yb3+→Ho3+传能方式比Cr3+→Ho3+高。这种物质中的呼5I6—5I7激光跃迁是自终止的，激光器只以脉冲方式工作。本文研究了YSGG：Cr3+、Yb3+、Ho3+晶体激光器在有色散元件的谐振腔中的工作，它能够连续调谐输出辐射的波长。实验中使明了由YSGG：Cr3+、Yb3+、Ho3+制成的直径4mm、长度55mm的平行端面末镀膜的激光元件。晶体放在尺寸为28×30×50mm的石英椭圆聚光器中，用I！HIJ－5／45型灯泵浦。储能电容器的电容为2O0UF系统用0．…     

掺Yb3+硅酸盐玻璃制备及光谱特性研究

采用高温熔融法制备掺Yb3+硅酸盐玻璃,通过吸收光谱和荧光光谱对掺杂玻璃的光谱特性进行分析,分析结果表明:掺Yb3+玻璃的吸收主峰位于975nm,吸收次峰位于908nm,在920nm~965nm范围内有一个较为弥散的吸收次峰,其中心波长为942nm;荧光主峰位于1036nm,荧光次峰位于993nm。采用McCumber和Judd-Ofelt理论计算了Yb3+的吸收截面面积、积分吸收截面面积、受激发射截面面积及荧光寿命等参数。     

Nd3+∶Y0.5Gd0.5VO4晶体光谱特性

测量了 0 8at. %Nd3 + ∶Y0 .5Gd0 .5VO4的吸收光谱和荧光发射谱 ,光谱显示该晶体在 80 8 5nm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 5nm和 12nm ,吸收截面分别为 19 6 9× 10 -2 0 cm2 和 6 4 1× 10 -2 0 cm2 ;其荧光发射 (4F3 /2 → 4I11/2 跃迁 )峰值波长在 10 6 4nm ,半高宽度为 3 7nm ;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     

Yb掺杂原子数分数为0.5%的Yb:Y3MAl5O12晶体的光谱分析

采用提拉法生长了Yb掺杂原子数分数为0.5%的Yb:Y3Al5O12(Yb:YAG)晶体,对晶体的吸收光谱和荧光光谱进行了分析。与Yb掺杂原子数分数为5%的Yb:YAG晶体进行了对比,得出采用940 nm激光二极管(LD)抽运晶体最为合适。原子数分数为0.5%的Yb:YAG晶体相对于原子数分数为5%的Yb:YAG晶体自吸收效应的影响要小。测量了原子数分数为0.5%的Yb:YAG晶体的荧光寿命为0.95 ms,与理论值很接近。因此采用原子数分数为0.5%的Yb:YAG晶体作为激光工作物质将有利于高效、小型集成化的固体激光器的发展。     

溶胶凝胶法制备Yb3+/Er3+共掺氧化铝材料的光谱性质

为了得到更加有效的掺饵光波导放大器材料,采用改进了激活剂掺入途径的溶胶凝胶方法,制作了不同比例Yb3+Er3+共掺杂的γ相氧化铝粉体材料方法,测量了样品的吸收和光致发射光谱并进行了分析.结果表明,Yb3+离子的掺入能很大地提高样品对980nm左右激发光的吸收效率,Er3+离子1534nm主发射峰的发射强度最大增加了约6.3倍;体系中Yb3+:Er3+的掺杂存在最佳比例,最佳掺杂比例约为6:1;同时X射线衍射法测试表明,最佳的热处理温度为900℃,相同的热处理温度下,Yb3+的掺入能延缓Al2O3由无定形相向γ相转变的过程,这一结果对进一步改善掺饵光波导放大器的特性是有帮助的.