Nd:GdxY1-xCa4O(BO3)3晶体的生长及其光谱性能研究

利用熔体提拉法生长了大尺寸,高质量的新型激光自倍频晶体Nd:GdxY1-x(Ca4O(BO3)3(简称Nd:GdYCOB),对Nd:GdYCOB晶体的XRD衍射图进行指标化,得到它的晶胞参数为a=8.080A;b=16.016A;c=3.538A,β＝101．18,μ＝491．1A3,对取自不同部位的晶体粉末进行ICP原子发射光 分析表明晶体整体组份均匀一致,根据熔体和晶体粉末的ICP数据计算,Nd:GdYCOB晶体中Nd3 的分凝系数为0．63,首次报道了Nd:GdYCOB晶体200－3000nm室温透过光谱和室温荧光光谱及荧光寿命,室温透过光谱表明Nd:GdYCOB晶体的紫外吸收边在－220nm,具有很宽的透光波段（－220－2700nm);Nd:GdYCOB晶体在800nm附近存在很强的吸收,适合于LD泵汪,为光光谱表明Nd:GdYCOB晶体是一种很有潜力的RGB（red,green,blue)激光自倍频晶体,掺杂4％,5％ Nd:GdYCOB晶体的荧光寿命分别为105us和100us。     

Cr3+:LiNbO3晶体生长和光谱特性的研究

采用提拉法从近化学计量比的熔体中生长出尺寸为φ20mm×60mm的优质LiNbO3Cr(CLN)晶体,其光学均匀度为7.05E-005.进行了吸收和荧光光谱的测定研究.吸收谱测试表明Cr3+离子在晶体中有两个宽且强的吸收带及两个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为481和657nm,对应于4A2→4T1和4A2→4T2两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁,在4A2→4T2吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰,其波长为727nm,对应于4A2→2E(R线)的跃迁.荧光测试表明当激发波长为660nm时,CLN晶体荧光宽带和一个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为800～982nm,峰值波长为870nm,对应于4T2→2E,4A2的联合能级跃迁,荧光线峰波长约为752nm,其强度较弱,相应于2E→4A2(零声子线)能级跃迁.计算了晶场强度和Racah参数,其Dq,B,G大小分别为1522.1、542.5和3218.7cm-1,Dq/B=2.81,晶体属于强场介质.研究表明,CLN晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求,且有良好的物化性能,可以实现宽频带可调谐激光输出.又具有较大的倍频系数,有望实现410nm附近紫外的自倍频激光输出.     

熔盐提拉法生长的Nd3+:KGd(WO4)2单晶的性能研究

采用熔盐提拉法生长出φ20mm×35mm的优质Nd3+KGd(WO4)2晶体,对晶体三个轴向的光谱进行了测试研究,结果表明a轴向的吸收和荧光谱峰最强,最适合于进行激光实验研究.采用脉冲氙灯泵浦φ3.5mm×26mm的激光器件,在1.067μm处得到125.5mJ的激光输出.在同等条件下对YAGNd激光晶体进行了激光实验研究,并对两种结果进行了比较,结果表明和YAGNd3+晶体相比,KGWNd3+晶体具有激光阈值低、效率高和输出光为偏振光等优点,因此在小型激光器的应用方面具有明显的优势.     

自变频激光晶体Nd3+:GdAl3(BO3)4的研究

采用熔盐法生长出尺寸为30mm的Nd3+:GdAl3(BO3)4优质晶体,进行了吸收光谱和荧光光谱的测定研究,计算得到晶体发射截面为σ1061.9e=2.9×10-19cm2和σ1338nme=5.5×10-20cm2.采用染料激光器作为泵浦源,对晶体进行了自变频激光实验研究,在紫外可调谐(378～382nm)、绿光531nm、蓝光(436～443nm)、红光(669nm)和红外可调谐(1305～1365nm)波段实现了激光输出,输出的最大功率分别为:105μJ/脉冲、119.5μJ/脉冲、445μJ/脉冲、19μJ/脉冲和31μJ/脉冲.     

自变频激光晶体Nd3+:GdAl3(BO3)4的研究

采用熔盐法生长出尺寸为30mm的Nd3+:GdAl3(BO3)4优质晶体,进行了吸收光谱和荧光光谱的测定研究,计算得到晶体发射截面为σe1061.9=2.9×10-19cm2和σe1338mm=5.5×10-20cm2.采用染料激光器作为泵浦源,对晶体进行了自变频激光实验研究,在紫外可调谐(378-382nm)、绿光531nm、蓝光(436-443nm)、红光(669nm)和红外可调谐(1305-1365nm)波段实现了激光输出,输出的最大功率分别为:105μJ/脉冲、119.5μJ/脉冲、445μJ/脉冲、19μJ/脉冲和31μJ/脉冲.     

Nd~(3+):Sr_3Gd_2(BO_3)_4晶体的光谱特性研究(英文)

用提拉法成功生长出Nd:Sr3Gd2(BO3)4晶体,并对其光谱性能进行了研究.测量了晶体在200～1000nm波段的吸收谱.用808nm的波长激发,测量了晶体的荧光光谱和荧光寿命,计算得到晶体的发射截面.根据J-O理论计算了晶体的光谱参数,与其它Nd掺杂的晶体的光谱参数做了比较和分析.     

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．     

Na_2YMg_2V_3O_(12):Yb~(3+)近红外发光材料的制备及发光性质

利用溶胶-凝胶法制备了Na_2YMg_2V_3O_(12):Yb~(3+)近红外发光荧光粉。其结构和光学性能分别采用粉末X射线衍射(XRD)、可见及近红外激发和发射光谱进行了表征,并根据发光强度确定掺杂离子的最佳浓度。结合荧光寿命研究了浓度猝灭机理及基质与Yb~(3+)之间的能量传递过程,对[VO_4]~(3-)基团到Yb~(3+)可能的能量传递地方式进行了讨论并计算了能量传递效率。表明Na_2YMg_2V_3O_(12):Yb~(3+)可将紫外光有效转换到近红外光,在增强硅基太阳能电池光转化效率方面具有潜在的应用价值。     

Yb掺杂Ca_(1-x)R_xF_(2+x)(R=La,Gd)激光晶体的结构与光谱性能参数的研究

采用坩埚下降法生长了两个系列晶体3at%Yb:Ca_(1-x)R_xF_(2+x)(R=La,Gd;x=0,0.01,0.03,0.06,0.09),测试了晶体的XRD、拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命。系统地研究了调剂离子La~(3+)、Gd~(3+)对Yb:CaF_2晶体晶格常数、拉曼光谱和光谱性能的影响规律,分析讨论了Yb~(3+)离子的结构与光谱性能之间的关系。研究结果表明,随着La~(3+)、Gd~(3+)掺杂浓度增加,晶体的晶格常数和拉曼半高宽都逐渐增大,这说明晶体膨胀和晶格振动模式种类增多。在3at%Yb:Ca_(1-x)La_xF_(2+x)晶体中,当调剂离子La~(3+)掺杂浓度为6at%时,具有最大吸收截面0.71×10-20 cm~2,荧光强度也最大;而在3at%Yb:Ca_(1-x)Gd_xF_(2+x)晶体中,当调剂离子Gd~(3+)掺杂浓度为3at%时,荧光强度最大,Gd~(3+)掺杂浓度为6at%时,具有最大吸收截面0.64×10~(-20) cm~2。共掺晶体相比于单掺3at%Yb:CaF_2晶体有更好的光谱参数。综上可知,通过调节La~(3+)、Gd~(3+)离子浓度,可以改变Yb~(3+)离子的结构,优化晶体的光谱性能。     

熔盐提拉法生长的Nd3+:KGd(WO4)2单晶的性能研究

采用熔盐提拉法生长出φ20min×35mm的优质Nd³⁺:KGd(WO₄)₂晶体,对晶体三个轴向的光谱进行了测试研究,结果表明a轴向的吸收和荧光谱峰最强,最适合于进行激光实验研究.采用脉冲氙灯泵浦φ3.5mm×26mm的激光器件,在1.067μm处得到125.5mJ的激光输出.在同等条件下对YAG:Nd激光晶体进行了激光实验研究,并对两种结果进行了比较,结果表明:和YAG:Nd³⁺晶体相比,KGW:Nd³⁺晶体具有激光阈值低、效率高和输出光为偏振光等优点,因此在小型激光器的应用方面具有明显的优势.     

Nd:Zn:LiNbO_3单晶的生长及其抗光伤性能与光谱的研究

选择掺Zn作为Nd:LiNbO_3晶体的抗光伤手段,成功地生长了高掺Nd(原料中掺入1mol％的Nd_2O_3)的Nd:Zn:LiNbO_3单晶,根据其各种光学性能的测试结果,断定它是可用于半导体激光器泵浦的自倍频激光材升。测试晶体的双折射梯度及不同光斑直径下的消光比证明,晶体具有良好的光学均匀性。测试晶体中OH~-离子伸展振荡的红外吸收峰的位置发现,在Nd:LiNbO_3晶体中,Zn含量的抗光伤阈值为2.58wt％(以ZnO计)。对Zn含量超过抗光伤阈值的晶体测定了Ar~+离子激光(514.5nm)长时间辐照前后双折射的变化,为10~(-5)量级,证明掺Zn具有显著的抗光伤效应。晶体在可见光及近红外的吸收峰即为Nd~(3+)离子的5个本征吸收峰,较单掺Nd的LiNbO_3晶体,吸收峰的位置皆稍红移,其中基态~4I_(9/2)至~4F_(5/2)的跃迁吸收峰位于808nm,使得有可能在将该材料用于激光运转时采用半导体激光器为泵浦光源。晶体室温下的荧光谱与单掺Nd的晶体相近,最强峰为~4F_(3/2)向~4I_(11/2)的跃迁,谱线波长1.085μm(π偏振)与1.093μm(σ偏振)。能实现自倍频的为σ偏振的激光振荡,自倍频后输出波长0.546μm。用于倍频1.06μm的Nd:YAG激光,该晶体的相匹配温度为70～80℃,相匹配角80°左右。在室温下,正入射时,即非严格相匹配的条件下,晶体有10％左右的倍频转换效率     

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－Ｌａ＾３＋、Ｎｄ＾３＋、Ｓｍ＾３＋、Ｇｄ＾３＋、Ｙ＾３＋、Ｅｒ＾３＋、Ｔｂ＾３＋、Ｌｕ＾３＋）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。本文综术字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要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。     

新型非线性光学晶体RCa4O(BO3)3(R=Gd,Y)的生长及性质研究

本文首次报导了利用提拉方法、使用铂霸在大气气氛下生长出大尺寸、高质量的ＧｄＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３（ＧＣＯＢ）晶体及ＹＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３（ＹＣＯＢ）晶体。通过对几种生长方向的比较,选择出（０１０）为最佳生长方向。本文对晶体的生长习性进行了研究,讨论了变晶界面处技蔓生长的原因。通过测量晶体的透过谱,发现了其透过波段宽,在深紫外具有较高透过率。晶体具有较好的倍频性能。对５ｍｍ和匠ＧＯＣＢ晶体进行了倍频研     

Nd:Gd_xY_(1-x)Ca_4O(BO_3)_3晶体的生长及其光谱性能研究

利用熔体提拉法生长了大尺寸,高质量的新型激光自信频晶体Ｎｄ：ＧｄｘＹ１－ｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３简称Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ）．对Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体的ＸＲＤ衍射图进行指标化,得到它的晶胞参数为α＝８．０８０Ａ; ｂ＝１６．０１６Ａ; ｃ＝３．５３８Ａ; β＝１０１．１８°;μ＝４９１．１Ａ３．对取自不同部位的晶体粉末进行ＩＣＰ原子发射光谱分析表明晶体整体组份均匀一致,根据熔体和晶体粉末的ＩＣＰ数据计算,Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体中Ｎｄ３＋的分凝系数为０．６３．首次报道了 Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体２００～３０００ｎｍ室温透过光谱和室温荧光光谱及荧光寿命．室温透过光谱表明Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体的紫外吸收边在～２２０ｎｍ,具有很宽的透光波段（～２２０～２７００ｎｍ）; Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体在８００ｎｍ附近存在很强的吸收,适合于ＬＤ泵浦．荧光光谱表明Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体是一种很有潜力的ＲＧＢ（ｒｅｄ;ｇｒｅｅｎ, ｂｌｕｅ）激光自信频晶体．掺杂 ４％、 ５％ Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体的荧光寿命分别为 １０５μｓ和１００μｓ．     

激光加热基座法生长高质量Yb~(3+)掺杂Y_3A_(l5)O_(12)单晶光纤（英文）

单晶光纤即具有光纤形态的单晶材料,是功能晶体材料一维化发展的重要体现。单晶光纤兼具单晶材料优异的光学性能和激光光纤散热效率高、光束质量高等特点,有望解决传统玻璃材质激光光纤非线性效应强、热导率低等瓶颈问题,实现激光峰值功率、脉冲能量等性能的突破。本工作采用自主研制的激光加热基座(Laser-heated Pedestal Growth,LHPG)单晶光纤炉制备了两组Ф0.2 mm×710 mm的Yb~(3+)掺杂Y_3Al_5O_(12)(Yb:YAG)单晶光纤,并对其进行了表征。制备的单晶光纤长径比大于3500,直径波动小于5%,且表现出一定的柔韧性;X射线摇摆曲线测试结果显示Yb:YAG单晶光纤的结晶质量与所用源棒相比有所提升;EDS线扫描结果证明单晶光纤中的Yb~(3+)沿轴向呈现均匀分布。实验结果表明:准一维化的单晶光纤具有良好的结晶质量与光学均匀性,有望成为一种性能优异的高功率激光增益材料。     

GdP_5O_(14):Eu~(3+),Sm~(3+)晶体的研究

本文报导了水热法合成 GdP_5O_(14)∶Eu~(3+),Sm~(3+)(GdPP∶Eu,Sm)晶体的工艺。观察了晶体缺陷形成的规律,分析和讨论了缺陷的成因。用 X-射线粉末衍射法测定了晶体结构及晶胞参数。研究了室温下晶体的紫外可见吸收光谱、激发光谱、荧光光谱和红外吸收光谱。总结和讨论了 Eu~(3+),Sm~(3+)离子的4f~n 组态电偶跃迁和磁偶跃迁的荧光发射规律。给出了 GdPP 晶体中 Eu~(3+),Sm~(3+)离子的能级图。对 Gd~(3+),Sm~(3+)→Eu~(3+)离子之间的能量转移进行了讨论。得到一些规律性结果。     

高掺镁LiNbO3晶体抗光折变性能研究

在LiNbO3中掺进MgO以提拉法生长Mg(1mol%)LN,Mg(3mol%)LN,Mg(5mol%)LN,Mg(7mol%)LN,和Mg(9mol%)LN晶体.改进晶体生长工艺条件,解决了在生长中出现的脱溶,散射颗粒,生长条纹等缺陷.生长出高质量高掺镁LiNbO3晶体.测试MgLiNbO3晶体的红外光谱,当Mg2+的浓度达到或超过阈值浓度的MgLiNbO3晶体,OH-吸收峰移到3535cm-1,晶体抗光损伤能力比LiNbO3晶体提高两个数量级以上.测试MgLiNbO3晶体的倍频性能(相位匹配温度,倍频转换效率)MgLiNbO3晶体的相位匹配温度随Mg2+浓度的增加而改变,Mg(5mol%)LN,晶体的相位匹配温度达到116℃,Mg(9mol%)LN晶体在室温附近.     

Er3+:LiYF4单晶生长与光谱特性

采用坩埚下降法在非真空密闭条件下生长出尺寸为φ9mm×68mm的1mol%Er3+:LiYF4单晶材料,测试了样品的折射率、透过光谱、吸收光谱、以及在980nm和792nm激光泵浦下的近红外和中红外荧光光谱.应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在LiYF4晶体材料中的强度参数(Ωt,t=2,4,6)、能级跃迁振子强度(fcal)、自发辐射跃迁几率(A)、荧光分支比(β)、辐射寿命(τrad)等光谱参数,讨论了其近红外和中红外的荧光特性.结果表明,在980nm和792nm激光泵浦下观察到了1.5μm近红外荧光和3.0μm中红外荧光,分别对应于Er3+:4I13/2→4I15/2和4I11/2→4I13/2跃迁,并分析了3.0μm中红外荧光强度较弱的可能原因.     

混晶β-(Al,Ga)_2O_3的禁带调节（英文）

通过光学浮区法生长了不同浓度的β-(Al,Ga)_2O_3混晶。当Al~(3+)掺杂浓度达到0.26的时候,晶体生长出现开裂现象。进行X射线衍射分析,结果表明所得β-(Al,Ga)_2O_3混晶保持了β-Ga_2O_3的晶体结构,晶体没有出现其他杂质相,并且随着Al~(3+)浓度的增加,晶格常数a、b、c减小,β角增大;核磁共振光谱显示Al的确进入了Ga的格位并且取代了Ga的四配位和六配位格位,两者的比例约为1:3。通过测试β-(Al,Ga)_2O_3混晶的透过光谱,得出β-(Al,Ga)_2O_3混晶的禁带调节范围为4.72~5.32 eV,扩大了β-Ga_2O_3晶体在更短波段的光电子探测器方面的应用。     

深紫外非线性晶体KBe2BO3F2的倍频转换效率

深紫外(Duv)相干光源对于光刻技术、激光微加工、激光光谱仪等均具有重要的意义.KBe2BO3F2(KBBF)晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体.本文通过分析KBBF晶体的光学倍频特性,分别得到了Nd:YV04激光2倍频、4倍频和6倍频以及Ti:Sapphire激光4倍频输出的相关技术参数;在此基础上,详细分析了KBBF晶体用于高斯光束的Ⅰ类和Ⅱ类倍频的转换效率.结果对于KBBF晶体用于产生深紫外全固态激光(DPL)的实验研究提供了重要的理论依据.