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。     

ZnWO4晶体中Ho3+离子光谱参数计算

Ho3 ∶ZnWO4是一种潜在的优良激光晶体,对其光谱性能的研究具有一定价值。采用引上法生长出光学质量的Ho3 ∶ZnWO4单晶,测定了晶体的吸收光谱和发射光谱,利用乍得-奥菲而特(Judd-Ofelt)理论计算出Ho3 离子在ZnWO4晶体中的强度参数Ω2=3.757×10-20cm2,Ω4=2.089×10-20cm2,Ω6=4.659×10-20cm2。由此得到5I7→5I8跃迁的辐射寿命和发射截面积分别为17.08 ms,0.667×10-18cm2;四能级跃迁系统5S2→5I7的发射截面积为1.200×10-18cm2,荧光分支比为0.3525。从而提出5I7→5I8,5S2→5I7可作为产生激光的跃迁通道进行激光实验。     

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。     

Tm∶YAP激光晶体光谱参数的计算

采用丘克劳斯基(Czochralski)法生长了Tm∶YAP晶体,研究了该晶体在室温下的吸收光谱和荧光光谱。结果表明,Tm∶YAP晶体在689.5 nm和795 nm左右有较强的吸收峰,分别对应于3H6→3F3和3H6→3H4的能级跃迁,半峰全宽(FWHM)分别为22.5 nm和30 nm,吸收截面分别为1.89×10-20cm2和1.35×10-20cm2。荧光光谱表明Tm∶YAP晶体发射波长为1.89μm,相应的荧光寿命为13.90 ms,发射截面为1.58×10-19cm2。根据乍得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm3 在Tm∶YAP晶体中的强度参数:Ω2=1.4560×10-20cm2,Ω4=2.0673×10-20cm2,Ω6=0.3181×10-20cm2。结果表明,Tm∶YAP晶体具有宽的吸收峰、长荧光寿命和较大的积分发射截面的性质,非常适合于激光二极管(LD)抽运,有利于获得低阈值高效率的2μm波段激光输出。     

温梯法(Yb0.05Y0.95)3Al5O12晶体光谱和荧光特性研究

测量了温梯法生长的Yb:YAG晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,比较了氧化和还原气氛退火对其影响。晶体主吸收峰938 nm和967 nm处的吸收截面分别为0.74×10-20cm2和0.36×10-20cm2。通过光谱分析,没有发现Yb:YAG晶体中Yb2 离子的存在。发现晶体边缘位置处不同的紫外吸收。     

掺镱硼酸盐和磷酸盐激光玻璃的研究

制备了掺Yb∶硼酸盐和Yb∶磷酸盐玻璃 ,并研究了它们的玻璃物理性质和光谱性质。掺Yb∶磷酸盐玻璃的热机械性质优于掺Yb∶硼酸盐玻璃。掺Yb∶硼酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为 0 5 3× 10 -2 0 cm2 和 0 85ms。掺Yb∶磷酸盐玻璃的受激发射截面和荧光寿命分别为 0 4 5× 10 -2 0 cm2 和 1 8ms。作为激光材料 ,掺Yb∶磷酸盐玻璃的综合性能优于掺Yb∶硼酸盐玻璃。用钛宝石激光器抽运Yb∶硼酸盐玻璃实现 8mW准连续激光输出。用波长为 976nm ,6W的LD抽运Yb∶磷酸盐玻璃获得了 6 2mW的连续激光输出 ,其斜率效率为 4 4 %。     

HDC法生长板状Yb∶YAG晶体及其性能研究

采用水平定向结晶（HDC)法成功生长出160 mm×80 mm×20 mm的Yb∶Y3Al5O12（Yb∶YAG）晶体，并对其头部、中部、尾部取样进行了系统测试分析。结果表明，晶体结晶质量良好，不同位置晶片的Yb3+掺杂浓度、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等指标具有良好的均一性，并与提拉法生长的低浓度Yb∶YAG晶体处于相似水平，在935 nm处吸收截面为1.2×10-20cm2, 在1 024 nm处发射截面达到峰值（3.2×10-20cm2），荧光寿命可达1.08 ms，水平定向结晶法生长的晶体无核心、侧心优势，对制作大尺寸板条状激光晶体有巨大的应用前景。     

利用窄得-奥菲特理论研究Tm:Lu2SiO5晶体的光谱特性

采用丘克拉斯基(Czochralski)技术生长了掺铥硅酸镥(Tm∶Lu2SiO5,Tm∶LSO)晶体;测量了LSO晶体在室温下的非偏振吸收光谱和非偏振荧光光谱;利用窄得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm∶LSO晶体的窄得-奥菲特强度参数、振子强度、自发辐射概率、辐射寿命、积分吸收截面和积分发射截面.Tm∶LSO晶体的强度参数为Ω2=9.1355×10-20cm2,Ω4=8.4103×10-20cm2,Ω6=1.5908×10-20cm2;Tm∶LSO晶体在1.9μm附近有明显的发射峰(3F4→3H6跃迁),相应的辐射寿命为2.03 ms,积分发射截面为5.81×10-18cm2,半峰全宽(FWHM)为250 nm.用Tm∶LSO晶体在77 K温度下实现了激光运转.利用792 nm的激光二极管(LD)作为抽运源,获得中心波长为1960 nm的激光输出,抽运阈值为2.13 kW/cm2.     

Nd:CaNb2O6晶体的生长及光谱性质

采用提拉法沿c向成功生长出质量优良的Nd:CaNb2O6新型单晶.测量了晶体的室温吸收光谱,在808 nm处吸收截面为5.04×10-20cm2,吸收带宽为8 nm.根据Judd-Ofelt理论,拟合出晶体场强度参数Ωt(t=2,4,6):Ω2=5.321×10-20cm2,Ω4=1.734×10-20cm2,Ω6=2.889×10-20cm2.荧光辐射寿命τrad为167.02μs,计算的荧光分支比β为:β1=36.03%,β2=52.29%,β3=11.15%,β4=0.533%.这些良好的光谱性质表明Nd:CaNb2O6晶体将成为固态激光器中有潜力的激光增益介质.     

共掺Ce对Nd,Eu:ZnWO4激光晶体的敏化作用

为了研究共掺Ce对Nd,Eu∶ZnWO4激光晶体的敏化作用,采用提拉法生长了无宏观缺陷的一系列Nd∶ZnWO4,Ce∶ZnWO4,Eu∶ZnWO4,Ce∶Nd∶ZnWO4和Ce∶Eu∶ZnWO4晶体,并进行了X射线衍射(XRD)、吸收光谱和荧光光谱的测试.测试结果表明,在ZnWO4晶体中Ce3 离子在324 nm附近有很强的吸收,可以有效地吸收抽运能量;Ce3 离子与Nd3 离子和Eu3 离子间存在明显的能量转移,使Nd3 离子在474 nm,572 nm的上转换荧光以及Eu3 离子在613 nm处的荧光强度明显增强,并提出了敏化机制和能量转移过程.结果说明,共掺Ce对Nd,Eu∶ZnWO4激光晶体有较好的敏化作用,有助于提高激光晶体的发光强度.     

Tm:YAP激光晶体光谱参数的计算

采用丘克劳斯基(Czochralski)法生长了Tm:YAP晶体,研究了该晶体在室温下的吸收光谱和荧光光谱.结果表明,Tm:YAP晶体在689.5 nm和795 nm左右有较强的吸收峰,分别对应于3H6→3F3和3H6→3H4的能级跃迁,半峰全宽(FWHM)分别为22.5 nm和30 nm,吸收截面分别为1.89×10-20 cm2和1.35×10-20 cm2.荧光光谱表明Tm:YAP晶体发射波长为1.89μm,相应的荧光寿命为13.90 ms,发射截面为1.58×10-19 cm2.根据乍得-奥菲特(Judd-Ofelt)理论计算了Tm3+在Tm:YAP晶体中的强度参数:Ω2=1.4560×10-20cm2,Ω4=2.0673×10-20 cm2,Ω6=0.3181×10-20 cm2.结果表明,Tm:YAP晶体具有宽的吸收峰、长荧光寿命和较大的积分发射截面的性质,非常适合于激光二极管(LD)抽运,有利于获得低阈值高效率的2μm波段激光输出.     

ZnWO_4∶Cr~(3+)激光晶体的发光特性

研究了ZnWO_4Cr~(3+)激光晶体的发光特性,其中~4T_2能级分裂为13550、14205、14706cm~(-1)三个能级,荧光谱的斯托克斯漂移为3567cm~(-1),ZnWO4∶Cr~(3+)晶体的最强荧光峰位于912nm,最佳激发峰在622nm,掺杂浓度在0.01％时,荧光发射最强。用532nm激发时仍有很强的荧光发射。     

基于拓扑绝缘体的Yb∶KGW调Q激光器

Yb∶KGW激光晶体可用半导体抽运获得瓦级输出,这是由于其本身具备宽的增益带宽(24 nm),大的激光发射截面(2.8×10-20cm2),以及良好的热导性能(3.3 W/m·K)。Yb∶KGW调Q激光器通过透射式新型可饱和吸收材料拓扑绝缘体Bi2Se3实现,获得窄脉宽为1.5μs,中心波长1042 nm,对应脉冲能量为4.7μJ,峰值功率为3.13 W。     

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。     

高浓度铒离子掺杂钨酸镱钾激光晶体上转换发光研究(英文)

首次采用泡生法生长了掺铒钨酸镱钾(分子式:Er3+:KYb(WO4)2,简称:Er:KYbW)激光晶体。室温下测试了该晶体的吸收及上转换发射光谱。在荧光光谱中,观察到3个较为明显的上转换发射带,分别位于470~560nm,645~675 nm,750~850 nm。其中,位于533 nm处的上转换绿光强度最大。基于能量匹配原理分析了晶体上转换发光基质,结果表明,上转换红光和绿光的发光渠道均为双光子过程。根据J-O理论,计算了光谱参数,强度参数为:Ω2=16.342×10-20cm2,Ω4=4.183×10-20cm2,Ω6=1.264×10-20cm2;对应于绿光4S3/2-4I15/2跃迁的荧光分支比为76.37%,荧光寿命为278μs。这些光学参数表明Er:KYbW激光晶体可实现高效上转换绿光发射。     

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.     

掺铒钼酸钙激光晶体的生长与光谱研究

以Na2MoO4为助熔剂,用助熔剂提拉方法生长了掺Er3+的CaMoO4激光晶体,测试了晶体的光学均匀性,研究了晶体的光谱性能,并对其吸收光谱和荧光光谱进行了分析。晶体在981 nm处的吸收截面为0.6×10-20cm2,在1538 nm处的发射截面为0.91×10-20cm2。Er3+:CaMoO4晶体可产生上转换荧光,在980 nm激发下可辐射峰值波长为532 nm和553 nm的绿光及670 nm的红光。光谱分析结果表明,Er3+:CaMoO4晶体可能成为潜在的1.5μm波段激光材料和上转换发光材料。     

磷酸盐光波导激光器放大自发辐射的数值模拟

系统地研究了Er3 :Yb3 共掺磷酸盐玻璃波导的性质,在稳态情况下建立并求解速率方程.利用数值分析的方法模拟了980nm二极管激光器抽运时激光器的放大自发辐射(ASE)特性.模拟时用到的主要参数为:信号光的散射损耗α(1530)=8.2×10-2 dB/cm,980nm时Yb3 的吸收和发射截面积分别为5.4×10-25m2和6.9×10-25m2,980nm时Er3 的吸收和发射截面积分别为1.65×10-25m2和1.21×10-25m2,Yb3 Er3 间的能量传递系数为1.9×10-23m3/s,共谐上转换系数为8.09×10-25m3/s.     

磷酸盐光波导激光器放大自发辐射的理论研究

系统地研究了Er3 :Yb3 共掺磷酸盐玻璃波导的性质,在稳态情况下建立并求解速率方程.利用数值分析的方法模拟了980nm二极管激光器抽运时激光器的放大自发辐射(ASE)特性.模拟时用到的主要参数为:信号光的散射损耗α(1530)=8.2×10-2dB/cm,980nm时Yb3 的吸收和发射截面积分别为5.4×10-25m2和6.9×10-25m2,980nm时Er3 的吸收和发射截面积分别为1.65×10-25m2和1.21×10-25m2,Yb3 -Er3 间的能量传递系数为1.9×10-23m3/s,共谐上转换系数为8.09×10-25m3/s.     

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