YAG晶体生长中熔体、坩埚和气氛之间的关系

本文对于电阻炉生长YAG晶体的两种加热方式。即石墨加热和钨棒加热,进行了对比实验,就晶体的色心、坩埚的污染和组分偏离等方面表现的差异进行了分析比较,以熔体、坩埚、气氛三者相互作用的方式,探讨了出现这些差异的原因,和尽可能统一的解释,从而探讨可能的改进途径。     

Nd：YAG晶体的色心

一、引言 色心是YAG晶体的主要缺陷之一，而且难于克服，即使高温退火色心消失后，经紫外辐照色心又复生，晶体由紫红变为棕黄色。我们把由于紫外辐照引起的YAG晶体变色现象称之为色心郊应。色心效应降低了晶体的激光性能，给晶体应用带来了障碍和不便。     

Nd:YAG晶体的色心效应

色心是YAG晶体的主要缺陷之一,而且难于克服,即使高温退火色心消失后,经紫外辐照色心又复生,晶体由紫红变为棕黄色。我们把由于紫外辐照引起的YAG晶体变色观象称之为色心效应。色心效应降低了晶体的激光性能,给晶体应用带来了障碍和不便。     

激光二极管抽运10%Yb∶YAG晶体微片获得5.2 W连续激光输出

本课题组于1996年首先在国内开始Yb∶YAG激光晶体研究;1997年于国内首次获得脉冲激光输出;1998年于国内首次获得连续波激光输出. 为了进一步提高Yb∶YAG激光晶体的品质,开展了以消除杂质离子和色心为目的的中频感应加热提拉法生长研究.生长中采用Al2O3、Y2O3和高纯Yb2O3粉料.已经能够生长掺杂浓度高达30at%的Yb∶YAG晶体毛坯,尺寸约为30 mm×(80～100) mm.同时通过高温氧化退火消除了色心. 在以色列本*古里安大学对本课题组生长的10at%掺杂Yb∶YAG晶体进行了高功率激光二极管抽运的激光实验,抽运波长为940 nm.实验中Yb∶YAG晶体的尺寸为Φ1.5×1 mm的微片,两平行端面抛光处理,一面镀940 nm波长的HT增透膜和1030 nm波长的HR高反膜作为激光腔的后腔镜,另一面镀1030 nm波长的AR增透膜.1030nm波长激光输出腔镜的透过率分别为1%、2%和5%,整个激光腔的长度为15 mm.在10°C低温条件下,激光二极管抽运功率为18 W和输出耦合镜的透过率为5%时, Yb∶YAG晶体微片获得的最大连续激光输出功率为5.2 W;对于三种不同的输出耦合率,分别得到高达33%的斜率效率,而且晶体的抽运阈值较低(为2.2 W).在实验过程中没有出现饱和现象.(OC9)     

简讯

LiF:F_2~-激光晶体,色心稳定,抗损伤阈值高(10~9W/cm~2),用YAG:Ad~(3+)激光泵浦,能室温运转,可在1.10～1.27μm内调谐。但由于色心晶体的饱和吸收效应和色心浓度的限制,要进一步提高LiF:F_2~-色心激光功率存在一定的问题。我们尝试用激光放大技术来提高色心激光输出,获得了较好的效果。     

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     

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.     

Nd∶YAG 晶体退火的研究

感应法生长的Nd:YAG晶体,在中等能量输入时,有输出激光能量随泵浦次数的增加而下降的现象,激光效率不高。经退火实验和透射光谱的研究发现,晶体中存在与氧密切相关的点缺陷,由此点缺陷形成的色心机构在近红外、可见、紫外区产生较强附加吸收,严重影响激光效率。经1300℃大气退火,这种点缺陷基本消除,色心附加吸收消失,激光效率明显提高。国外也有关于退火消除氧缺位,提高量子效率的文章报导。退火对光学均匀性无明显影响。一、退火前后激光性能的比较感应法生长的Nd:YAG晶体是在高温充     

Nd:YAG激光晶体开裂与缺陷研究

采用提拉法沿<111>方向生长Nd:YAG激光晶体时,经常会发生开裂现象。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪、等手段,对开裂Nd:YAG晶体的缺陷特征进行研究。开裂Nd:YAG晶体中有很多不规则包裹物,包裹物内元素含量偏离正常成份;位错密度较高并有塞积现象,位错腐蚀坑中有微裂纹产生;分析表明晶体开裂是由晶体生长后期的降温不均及生长速率的改变加剧了组分过冷带来的不良后果,产生包裹体造成局部应力集中所致。     

色心YAG晶体Q开关的应用开发

用可饱和吸收体——掺杂色心YAG晶体制做的被动色心YAG晶体Q开关目前已开发出三个系列产品用于巨脉冲输出的各种钕激光器。由于它的综合性能优良使其可能在很多应用领域代替染料、氟化锂色心晶体、声光和电光等Q开关使用。     

散射颗粒对YAG晶体质量的影响

引言Nd:YAG(包括双掺Nd,Cr)晶体中通常存在两大类型的散射颗粒。第一类是机械杂质包裹体,第二类是组分过冷生长或局部溶质偏聚所形成的各种缺陷。它们对晶体的影响主要表现在对光的损耗上,如散射、吸收、衍射和退偏等引起的光损耗。其结果是增高激光阈值,降低激光增益,使激光输出减少。所以多年来克服晶体中的散射颗粒一直是重点研究课题。我们从实验出发,初步     

辐射色心形成与YAG:Nd晶体生长缺陷的关系

研究了用提拉法生长YAG:Nd辐射色心晶体的光谱特性。鉴定了吸收光谱和荧光光谱所显示的某些生长缺陷。确定了YAG:Nd晶体内几种辐射色心的形成。揭示了辐射色心与生长缺陷的相互关系。     

NaCl（OH^—）：（F2^＋）H晶体的制备及红外色心激光运转

报道了NaCl(OH~-):(F_2~+)_H色心晶体的制备、晶体的光学表面加工、色心激光运转等关键问题;讨论了色心激光输出功率与辅助光的关系;成功地实现了中心波长为1.57μm的红外NaCl(OH~-):(F_2~+)_H色心激光的运转。     

LiF晶体的F_2、F_2~ 、F_2~-色心的形成及激光性能测定的研究

本文报导了LiF晶体中一种缺陷——色心的形成及色心激光性能测试的方法。对辐照损伤赋色的LiF晶体吸收谱和荧光光谱做了分析,并进行了激光振荡的实验。以LiF晶体中F_2,F_2~ 、F_2~-心为激光工作色心,已实现了F_2,F_2~ ,和 F_2~-色心脉冲可调谐激光输出。     

YAG板条激光振荡-放大器(MOPA)的实验研究

建立了一级振荡二级放大YAG板条激光装置,并进行了自由振荡和使用新型YAG:Cr4+色心晶体调Q输出的能量放大以及光束质量随放大级泵浦能量变化的实验研究。结果表明,该MOPA系统由于热效应小,可输出高光束质量的激光。     

电子工业部第十一研究所1982年科研报告摘要

近年来我所在激光试验中发现某些YAG晶体样品具有自调Q、自锁模、单横模工作和基模输出椭圆偏振的激光特性。本工作是开展这类激光材料的机理和制备方法的研究。在YAG等基质中进行各种掺杂试验,研究这些掺杂材料的光谱和激光性能,获得了几类具有多功能特性的掺杂YAG晶体。     

LiF晶体中F+,/sup>2色心在室温下的激光运转及可调谐输出

本文把纯LiF晶体中色心激光宽带输出的转换效率提高到11%，得到了心激光的宽带输出与温度的变化曲线。实现了色心激光的波长从0.86～1.02 μm的可调谐输出，并对泵浦光作用下LiF晶体中的各种色心动力学机制进行了分析。     

色心对YAG:Nd~(3 )晶体能量特性的影响

测量了YAG:Nd~(3 )辐射着色晶体的辐射能量和吸收光谱。获得感应色心吸收和能量变化之间的实验和简化理论关系。发现根据光谱测量数据计算出的辐射能量变化远低于实验获得数值。YAG:Nd~(3 )辐射着色晶体,在泵浦光作用下形成短时色心,它与稳定色心一样会大大降低辐射能量。     

氪灯泵浦腔内倍频Nd:YAG激光器的混沌观察与混沌消除

在分析了半导体激光泵浦与氪灯泵浦激光器各自特点的基础上 ,提出了在氪灯泵浦腔内倍频 Nd:YAG激光器上进行不稳定性和混沌研究以及探索混沌消除方法的设想。给出了理论分析和实验装置 ,实验测量得到了混沌激光辐射和功率谱 ,数值分析给出相应的时间行为和相空间吸引子。当在腔内引入 Nd:YAG色心调制晶体后 ,实验上得到了稳定的周期输出 ,从而实现了混沌的消除。     

端抽运DPL中抽运光与谐振腔同轴特性

在端抽运圆棒二极管抽运固体激光器(DPL)中,引入偏离因子来描述抽运光轴线和激光晶体间的同轴程度;并将偏离因子对模式增益和光束质量的影响做了理论分析和模拟,并以光纤耦合半导体激光器端面抽运圆棒Nd:YAG固体激光器进行了相应实验。理论与实验结果表明,偏离因子越小,则低阶模模式增益越大,在模式竞争中占据优势,输出激光的光束质量越好。要获得高增益和光束质量较好的低阶模输出,除了保证恰当的谐振腔结构外,控制抽运光与激光晶体同轴程度也是一个重要的手段。