Nd: KGd (WO4)2激光晶体生长

以K2W2O7为助熔剂,采用熔盐顶部籽晶(TSSG)法生长出尺寸为23mm×20mm×19mm的NdKGd(WO4)2激光晶体.比较了K2WO4和K2W2O7两种助熔剂的性能及对晶体生长的影响,认为K2W2O7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-NdKGW.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.     

Nd∶NaBi(WO_4)_2晶体生长

采用Czochralski法生长出尺寸为 8mm× 2 0mm的掺钕的钨酸铋钠 [分子式 :Nd∶NaBi(WO4) 2 ,简称 :Nd∶NBW ]激光晶体 ,研究了生长工艺参数对Nd∶NBW晶体结构完整性的影响 ,确定了最佳的生长工艺参数 :轴向温度梯度为 0 .7～ 1℃ /mm ,生长速率 0 .2～ 0 .5mm/h ,晶体转速 1～ 4r/min。并利用了X射线衍射确定了Nd∶NBW晶体属于四方晶系 ,I41 /a空间群 ,其晶格常数为a =0 .5 2 75nm ,c=1.14 93nm。通过TG -DTA分析了Nd∶NBW晶体的相关物理、化学性质 ,确定了其熔点为 936.2℃ ,并与纯的钨酸铋钠晶体 (分子式 :NaBi(WO4) 2 ,简称 :NBW)进行了对比性研究     

Nd:NaBi(WO4)2晶体生长

采用Czochralski法生长出尺寸为φ8mm×20 mm的掺钕的钨酸铋钠[分子式:Nd:NaBi(WO4)2,简称:Nd:NBW]激光晶体,研究了生长工艺参数对Nd∶NBW晶体结构完整性的影响,确定了最佳的生长工艺参数:轴向温度梯度为0.7～1 ℃/mm,生长速率0.2～0.5 mm/h,晶体转速1～4 r/min.并利用了X射线衍射确定了Nd∶NBW晶体属于四方晶系,I41/a空间群,其晶格常数为a=0.527 5 nm, c=1.149 3 nm.通过TG-DTA分析了Nd∶NBW晶体的相关物理、化学性质,确定了其熔点为936.2 ℃,并与纯的钨酸铋钠晶体(分子式:NaBi(WO4)2,简称:NBW)进行了对比性研究.     

RE:KYb(WO4)2(RE=Nd3+,Er3+)激光晶体生长与结构特性

采用泡生法(Kyropoulos method)生长了稀土掺杂钨酸镱钾[RE:KYb(WO4)2,RE=Nd3+,Er3+]激光晶体,并对其结构特性进行了研究。RE:KYb(WO4)2晶体是由WO6,REO8和KO123种基团组成,W2O10二聚体通过WOW单氧桥相连,在平行于c轴方向上形成(W2O8)n多重带。REO8和KO12多面体共顶相连,沿[101]和[110]方向形成了具有二维层结构的延长带。X射线粉末衍射分析表明:Nd3+:KYb(WO4)2和Er3+:KYb(WO4)2两种晶体具有低温β相RE:KYb(WO4)2结构,属于单斜晶系,空间群为C2/c,计算了晶格常数。晶体红外光谱测试结果表明:在630～930cm-1范围存在5个较强的红外吸收峰,这些吸收峰是由WO4基团的伸缩振动引起的。最后,对峰值与相应的振动模式进行了归属,证实了晶体中WOOW双氧桥和WOW单氧桥键的存在。     

NaBi(WO_4)_2晶体生长与开裂研究

钨酸铋钠 [分子式 :NaBi(WO4) 2 简称NBW ]是一种性能优良的闪烁晶体 .本工作采用提拉法生长出直径为 45mm ,高为 3 5mm的大尺寸NBW晶体 ,对生长的晶体中存在的开裂现象进行了研究 ,从理论上讨论了晶体中的热应力和热应变与晶体尺寸、温度梯度、提拉速度和转速等生长工艺参数之间的关系 .实验研究发现 ,晶体开裂与生长速度过快、转速过大、晶体冷却速率过快所造成的热应力有关 .并给出了制备无开裂优质NBW晶体的最佳生长工艺参数     

Yb∶NaY(WO_4)_2激光晶体的光谱性能

采用提拉法生长出了Yb∶NaY(WO4 ) 2 晶体 ,给出了晶体生长的最佳工艺参数 :拉速 0 .5～ 4mm/h ,转速 3 0～ 40r/min ,冷却速率 18℃ /h。由TGDTA分析得到晶体的熔点为 12 0 9℃。测试了该晶体的Raman光谱、吸收光谱和荧光光谱 ,计算了吸收光谱和荧光光谱中的有关参数。结果表明 :该晶体发射波长为 10 10nm ,在 848,968nm附近有较强、较宽的吸收峰 ,适合于LD泵浦     

Pr~(3+)掺杂KYb(WO_4)_2激光晶体生长与光谱特性分析

以K2W2O7为助熔剂,采用泡生法生长出了Pr3+掺杂量为5%(摩尔分数)的KYb(WO4)2(Pr:KYbW)自激活激光晶体。X射线衍射分析表明:生长的晶体为单斜晶系的Pr:KYbW,晶格常数为a=1.065 nm、b=1.031 nm、c=0.753 nm、β=130.65°。由样品的Raman光谱和红外光谱确认Pr:KYbW晶体内共有WO6和YbO8两种畸变多面体结构,验证了晶体中钨氧桥键的存在。吸收光谱表明:在945、975nm处出现了2个最强的吸收峰,对应于Yb3+的2F7/2→2F5/2能级跃迁。晶体的上转换荧光谱表明:在481nm处的蓝光来自于Pr3+的3P0→3H4能级跃迁;在645nm处的红光来自于Pr3+的3P0→3F2能级跃迁。     

Tm~(3+)掺杂KYb(WO_4)_2自激活激光晶体生长与光谱特性分析

以K2W2O7为助熔剂,Tm3+掺杂摩尔分数为8%,采用顶部籽晶提拉法生长出了单斜晶系的铥掺杂钨酸镱钾[Tm3+:KYb(WO4)2,Tm:KYbW]晶体.测试了晶体的红外光谱和Raman光谱,并对出现的峰值进行了振动归属.测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱,计算了相应的光谱参数.吸收光谱显示:Yb3+在945,958nm处吸收峰最强,半峰宽为91 nm.荧光光谱表明:Tm:KYbW晶体在1 735nnl和1 759nm附近有较强的发射峰,主峰1 759nm处的发射线宽达146nm,因此,Tm:KYbW晶体可作为可调谐激光增益介质.晶体的上转换荧光谱表明:在481 nm和646nm处分别得到了上转换蓝光和红光,并分析了相应的上转换机制.     

低阈值激光自倍频晶体Nd:GdCa4O(BO3)3

利用提拉法生长出大尺寸、高质量的激光自倍频晶体Nd:GdCa4O(BO3)3 (Nd:GdCOB).测量了Nd:GdCOB晶体的室温偏振透过谱及荧光谱,计算了其在530 nm和811 nm处沿不同主轴的吸收截面.利用电光调Q-Nd:YAG激光器,首次测试得出晶体位于XY主平面外的(θ=66.8°,φ=132.6°)位相匹配方向的有效倍频系数为2.1 pm/V;而在XY主平面内(θ=90°,φ=46°)的方向为0.7 pm/V.通过计算和实验比较,认为前者位相匹配方向为最佳倍频方向.用钛宝石连续激光器对这两个方向的样品进行自倍频实验,在520 mW的输入功率时获得绿光输出为11.3 mW,光-光转换效率为2.3%,激光阈值低于1 mW.目前θ=66.8°,φ=132.6°匹配方向在大功率钛宝石泵浦下,转换效率可以达到14.4%.     

激光二极管泵浦Nd:NaY(WO4)2晶体的激光性能

采用提拉法生长了平均尺寸为φ25 mm×50 mm的掺钕钨酸钇钠[Nd:NaY(WO4)2,Nd:NYW]晶体,测量了Nd:NYW晶体的吸收光谱.吸收光谱表明:该晶体在804,752 nm和586 nm附近的吸收峰较强、较宽,有利于用激光二极管(laser diode,LD)泵浦.分别以氙灯和LD作为泵浦源,对晶体的激光特性进行了研究.结果表明:当氙灯输入能量为11.7 J时,该激光棒获得了36.9 mJ的输出;当LD泵浦功率为1 w时,输出273 mW的1.06 μm波长激光,激光阈值为160 mW,光-光转换效率为27.3%,斜效率为34%.     

NaBi(WO4)2晶体生长与开裂研究

钨酸铋钠[分子：NaBi(WO4)2简称NBW]是一种性能优良的闪烁晶体,本工作采用提法生长出直径为45mm,高为35mm的大尺寸NBW晶体,对生长的晶体中存在的开裂现象进行了研究,从理论上讨论了晶体中的热应力和热应变与晶体尺寸,温度梯度,提拉速度和转速等生长工艺参数之间的关系,实验研究发现,晶体开裂与生长速度过快,转速过大,晶体冷却速率过快所造成的热应力有关,并给出了制备无开裂优质NBW晶体的最佳生长工艺参数。     

稀土掺杂钨酸钆钾激光晶体生长

以K_2W_2O_7为助溶剂,在钨酸钆钾[KGd(WO_4)_2,KGW]晶体中分别掺入稀土元素离子Nd~(3+),Yb~(3+),Er~(3+)和Er~(3+)+Yb~(3+),用顶部籽晶提拉法分别生长出Nd∶KGW,Yb∶KGW,Er∶KGW和Er∶Yb∶KGW4种激光晶体。获得最佳的生长工艺参数是:转速为10~15r/min,拉速为1~2mm/d,降温速率为0.05~0.1℃/h,生长周期为10~15d。经X射线分析确定4种晶体均为β相。利用热重差热分析确定了晶体的熔点和相转变温度,结果表明:Nd∶KGW,Yb∶KGW,Er∶KGW和Er∶Yb∶KGW4种晶体的熔点分别为1085,1086,1080℃和1079℃;相转变温度分别为1023,1021,1021℃和1024℃。分析了晶体产生缺陷的原因。     

Yb∶Ca_5(PO_4)_3F激光晶体的生长缺陷

采用提拉法生长了质量优异的Yb∶Ca5(PO4)3F(Yb∶FAP)晶体。运用化学腐蚀,光学显微镜、扫描电子显微镜以及能量散射光谱仪观察了该晶体中的生长条纹和包裹物等宏观缺陷,以及晶体的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况,同时观察了晶体中亚晶界的形态。由晶体中位错的径向变化以及生长条纹可知:晶体在生长过程中为微凸界面生长。高温下CaF2的挥发造成了在晶体生长后期熔体中组分偏离化学计量比,出现组分过冷,形成包裹物,且位错密度显著增加。Yb∶FAP晶体的各向异性使得晶体在(10 10)面的位错蚀坑形状、大小以及深度不同,而(0001)面的位错蚀坑呈规则的六边形;这也是晶体中形成亚晶界结构的主要原因。讨论了减少晶体中缺陷的一些方法。     

Cr4+:Ca2GeO4激光晶体生长及光谱性能

采用助熔剂法生长了0.5%(质量分数,下同)Cr4+:Ca2GeO4激光晶体。用X射线衍射(X-ray diffractometer,XRD)、吸收光谱及荧光光谱研究了晶体的相组成和光谱性能。XRD分析表明,获得的晶体为低温γ-Ca2GeO4相,镁橄榄石结构,空间群为Pbam。光谱分析表明:Cr4+:Ca2GeO4晶体在600～800 nm范围内的吸收峰对应Cr4+的3A2→3T1能级跃迁;晶体在1 000～1 200 nm的近红外区域的弱吸收带归因于Cr4+离子的3A2→3T2能级跃迁。室温下0.5%Cr4+:Ca2GeO4晶体荧光光谱的最强荧光发射峰值位于1 317 nm处,这归属于Cr4+的3T2→3A2能级跃迁,荧光寿命为7.9μs,发射截面为4.61×10–19 cm2。     

Nd:NaY(WO4)2晶体的生长及其性能

NdNaY(WO4)2(简称NdNYW)是一种性能优良的激光晶体.采用提拉法生长出了四方晶系白钨矿结构的NdNYW晶体.通过热重-差热分析得到晶体的熔点为1 209.07℃,测试了NdNYW晶体的红外光谱和Raman光谱,并分析了晶体的吸收光谱.结果表明该晶体在804,752,586 nm附近有较强、较宽的吸收峰,适合于半导体激光器泵浦.讨论了晶体的红外和Raman光谱中各峰的振动归属.     

Nd：GGG晶体生长、光谱性能及激光性能（英文）

采用提拉法生长掺钕钆镓石榴石（neodymium-doped gadolinium gallium garnet,Nd：GGG）激光晶体,选择最佳工艺参数：提拉速率为2～4mm/h;转速为20～40r/min;冷却速率为20℃/h。测试了晶体的吸收和荧光光谱,结果表明：主吸收峰位于808nm,主发射峰位于9430cm^–1,对应于Nd3＋的4F3/2–4I11/2跃迁。对晶体样品进行了激光性能测试。结果表明：当泵浦功率为900mW时,对泵浦光的吸收效率为85%,激光输出波长约为1μm,激光输出功率为305mW,激光阈值功率为380mW,光–光转换效率达57.8%,斜效率达57.6%。     

Ce:Nd:ZnWO4激光晶体的生长及其光谱性能

采用提拉法生长出光学质量的Nd:ZnWO4,Ce:ZnWO4和Ce:Nd:ZnWO4晶体.通过X射线衍射仪对晶体样品的微观结构进行了分析.测试了晶体的吸收光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱和荧光光谱.根据Judd-Ofelt理论计算出Nd:ZnWO4晶体中Nd3 的强度参数为:Ω2=6.820 2×10-20 cm2,Ω4=0.463 3×10-20 cm2,Ω6=0.443 5×10-20 cm2.研究了Ce3 和Nd3 之间的能量转移现象.结果表明:Nd3 在850 nm激发时产生上转换发射峰位于474 nm和572 nm处,分别对应于2G9/2,4K13/2到基态能级4I9/2跃迁,计算出该峰的自发辐射几率为1 360 s-1,荧光寿命为7.353×10-4 s,发射截面为0.905 9×10-23 cm2.     

NaBi(WO4)2晶体生长与光谱性能

采用提拉法生长出钨酸铋钠晶体[分子式NaBi(WO4)2, 简称NBW].生长过程中, 对影响晶体开裂的原因进行了详细的分析, 设计了合理的工艺参数 液面上下10mm内的温度梯度为0.8 ℃/mm, 径向温度梯度小于0.3 ℃/mm.拉速为2～4 mm/h, 转速为10～15 r/min, 降温速率为25 ℃/h, 生长出尺寸为45 mm×35 mm的高质量的钨酸铋钠晶体.X射线衍射分析结果表明, NBW晶体属于四方晶系,空间群为I41/a.光透射测试结果表明了NBW晶体的抗辐照损伤能力强;发射光谱分析发现它的发射峰值位于可见光绿光波段.     

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。     

Yb:NGW激光晶体生长及光谱性能

采用提拉法生长了φ30mm×70mm的掺镱钨酸钆钠[Yb:NaGd(WO4)2,Yb:NGW]晶体,并对晶体进行了退火处理。讨论了Yb:NGW晶体的生长工艺。确定了最佳生长工艺参数为:提拉速率为1～2mm/h,转速为15～18r/min,冷却速率为10℃/h,轴向温度梯度为液面上0.7～1℃/mm。通过热重–差热分析(thermogravimetry–differential thermal analysis,TG–DTA),X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)对退火的晶体进行表征。测试了晶体的红外光谱和Raman光谱,并对出现的峰值进行了振动归属。测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱。由TG–DTA曲线得到晶体熔点为1252.02℃。XRD分析表明:晶体属于四方晶系、白钨矿结构、I41/a空间群,计算的晶胞参数a=0.53603nm,c=1.11628nm。吸收光谱显示:晶体在968nm处吸收峰最强,半峰宽为57nm,适合激光二极管泵浦。