铒镱共掺钨酸钆钾激光晶体生长、结构及光谱特性

采用顶部籽晶提拉法生长出铒镱共掺钨酸钆钾[Er3 :Yb3 :KGd(WO4)2,Er:Yb:KGW]激光晶体.这种晶体的最佳生长工艺参数为:转速为10～15 r/min,提拉速率为1～2mm/d,降温速率为0.05～0.1℃/h,生长周期为10～15d.X射线衍射分析表明,所生长的晶体为β-Er:Yb:KGW.经热重-差热分析确定:晶体的熔点为1 079℃,相转变温度为1 024℃.测量晶体的红外及Raman光谱,并对峰值及相应的原子基团振动进行了归属.晶体样品的吸收光谱显示:在380,523,935 nm和981 nm处存在较强的吸收峰,主峰981 nm处的吸收截面积为3.35×10-20 cm2.分别在488 nm和980 nm波长光激发下,均可以产生较强的1.53 μm对人眼安全的激光,表明Yb3 对Er3 具有敏化作用,既提高了对泵浦光的吸收效率,又降低了激光振荡阈值.     

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。     

铒/镱共掺硼酸钙镧晶体的生长和光谱性质

在CaO-Li2O-B2O3助熔体系中,生长了掺铒和镱的硼酸钙镧(Er3 :Yb3 :La2CaB10O19,Er:Yb:LCB)晶体.Er:Yb:LCB晶体中Er3 ,Yb3 的分凝系数分别为0.50,0.25.X射线衍射分析表明:Er:Yb:LCB和LCB具有相同的晶体结构.Er:Yb:LCB晶体的熔点大约为1046℃.Er:Yb:LCB晶体的吸收光谱和荧光光谱的测试结果表明:与Er:LCB相比,Er:Yb:LCB晶体在970 nm的吸收系数显著提高,在1 531 nm的发射强度也显著增强,其荧光寿命为0.48 ms.     

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％。     

掺钕钨酸钆钠晶体生长、结构及光谱特性

采用提拉法生长了尺寸为φ(30～35)mm×80mm的掺钕钨酸钆钠[Nd:NaGd(WO4)2,Nd:NGW]晶体。生长Nd:NGW晶体的最佳工艺参数为:晶体的提拉速率为1～2mm/h,晶体转速为15～18r/min,冷却速率为10℃/h,液面上轴向温度梯度为0.7～1℃/mm。通过热重-差热分析(thermogravimetry-differential thermal analysis,TG-DTA),X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对晶体进行表征。测试了晶体的红外及Raman光谱,分析了晶体的振动模式,并将晶体振动光谱进行归属。由TG-DTA曲线得到晶体熔点为1251.7℃。XRD分析表明:晶体属于四方晶系、白钨矿结构、I41/a空间群,晶胞参数a=0.53213nm,c=1.13070nm。吸收光谱表明:Nd:NGW晶体在805nm附近有较强、较宽的吸收峰,吸收截面积为3.581×10-20cm2,适合于激光二极管泵浦。     

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。     

钨酸钆镉晶体的光学性能

测试了钨酸钆镉[CdGd2(WO4)4,CGW]晶体在200～700nm波段的透射光谱和反射光谱。结果显示:CGW晶体在可见光区吸收非常小,具有良好的透光性。对测量得到的光谱进行了数学处理,计算得到了描述CGW晶体宏观光学特性的重要物理量,即晶体的折射率n(λ)、消光系数k(λ)和吸收系数α(λ)。用(αE)1/2对E作图,得出了晶体的光学能隙为3.53eV,证明了CGW晶体是间接带隙半导体。     

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。     

Yb:NaY(WO4)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30～40r／min,冷却速率18℃／h。由TG-DTA分析得到晶体的熔点为1209℃。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1010nm,在848,968nm附近有较强、较宽的吸收峰,适合于LD泵浦。     

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     

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.     

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。     

Ybx:KY1-x(WO4)2晶体的生长与结构及光谱性能

用顶部籽晶提拉法(top seeded solution growth,TSSG)生长出Ybx:KY1-x(WO4)2(x=5%,摩尔分数,下同)和KYb(WO4)2晶体,比较了两者的结构和光谱性能.工艺参数:转速为10-15 r/min,提拉速率为1-2mm/d,生长周期为10-15d,降温生长速率为O.05-0.1℃/h,降温速率为20℃/h.X射线衍射分析表明:两者均为低温相的β-KYW结构,计算了2种晶体的晶格常数.测试了红外及Raman光谱,Ybx:KY1-xW(x=5%)样品在925,891,840,777,749 cm-1具有较强的红外吸收峰,是由WO4原子基团伸缩振动引起的;KYbW样品在484,437 cm-1处具有较强的红外吸收峰,反映了WO4原子基团的弯曲振动.分析了晶体的振动模式,认为2种晶体有较强的Raman活性,钨氧双桥键WOOW和单桥键WOW基团的振动在200～1 000cm-1范围内,对峰值与相应的振动进行了指认.     

Ho3+:Yb3+:KLa(WO4)2激光晶体生长与性能

以K2W2O7为助熔剂,采用泡生法生长钬镱双掺钨酸镧钾[Ho3 :Yb3 :KLa(WO4)2,Ho:Yb:KLW]晶体.通过热重-差热分析,确定晶体的熔点为1 118 ℃,在熔点以下晶体没有相变,热稳定性很好.X射线衍射分析表明:所生长的晶体为四方晶系Ho:Yb:KLW晶体,晶胞参数为a =b =0.538 nm,c =1.193 nm.测量晶体的红外及Raman光谱,并对峰值进行了归属.晶体样品的吸收光谱显示:Yb3 在978 nm处吸收峰较强,半峰宽为19 nm,适合采用InGaAs半导体激光二极管来作为激励源.表明Yb3 对Ho3 具有敏化作用.     

Na5Dy（WO4）4晶体的结构与光谱

以分析纯Ｎａ２ＷＯ４为助熔剂，采用缓冷法培养出淡黄色单晶体Ｎａ５Ｄｙ（ＷＯ４）４。研究了该晶体的吸收光谱、荧光光谱及激发光谱。计算了它的晶胞参数：ａ＝１１．４２４Ａ，ｃ＝１１．３３５Ａ。并确定了Ｄｔ＾３＋的能级，为进一步研究其激光性能提供必要的数据基础。     

Er~(3+):YAIO_3晶体的吸收光谱及参数计算

测量了Er~(3+):YAlO_3晶体的吸收光谱,并应用Judd-Ofelt理论计算了Er~(3+)离子在YAlO_2晶体中的自发辐射几率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面,拟合出Er~(3+):YAlO_3晶体的强度參数:Ω_2=0.31×10.10~(-20)cm~2,Ω_4=2.05×10~(-20)cm~2,Ω_6=0.71×10~(-20)cm~2。     

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     

NaM(WO4)2(M:Bi3+,Y3+,Gd3+)晶体生长与结构

采用提拉法生长出了钨酸铋钠[NaBi(WO4)2,NBW]、钨酸钇钠[NaY(WO4)2,NYW]和钨酸钆钠[NaGd(WO4)2,NGW]晶体.通过热重-差热分析(tbermogravimetry-differential thermal analysis,TG-DTA),X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析对晶体进行表征.由TG-DTA曲线得到NBW,NYW和NGW晶体的熔点分别为937.7,1210.0℃和1 252.8℃.XRD分析表明:3种晶体都属于四方晶系、白钨矿结构、I41/a空间群.计算了3种晶体的晶胞参数,NBW晶体的晶胞参数要大于NYW和NGW晶体的.测试了晶体的红外光谱及Raman光谱,分析了晶体的振动模式,并将晶体振动光谱进行归属.通过比较认为三者结构基本相同.