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     

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.     

Ti:Fe:LiNbO3晶体的生长及其光折变性能的研究

采用熔体提拉法生长了不同掺杂浓度的Ti：Fe：LiNbO₃晶体．研究了掺杂杂质离子浓度变化对晶体光折变性能的影响，测定了晶体经热化学还原处理前后的透射谱．用ESR方法证实，未经还原处理时，Ti：Fe：LiNbO₃晶体中Ti离子以Ti⁴⁺形式存在．与Fe：LiNbO₃和Ti：LiNbO₃相比，Ti、Fe复合掺杂，通过电荷补偿效应，使未经还原处理的晶体中Fe²⁺增加，从而使光吸收增强；可以通过改变Ti、Fe掺杂浓度的方法来控制晶体中Fe²⁺离子的浓度，达到控制并改善晶体光折变性能的目的．本文还对Ti：Fe：LiNbO₃晶体的全息性能进行了研究，测得Ti：Fe：LiNbO₃晶体响应时间缩短，衍射效率高达90％以上．Ti：Fe：LiNbO₃晶体是一种优质的光折变材料．     

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。     

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.     

Ti:Fe:LiNbO_3晶体的生长及其光折变性能的研究

采用熔体提拉法生长了不同掺杂浓度的Ti：Fe：LiNbO3晶体．研究了掺杂杂质离子浓度变化对晶体光折变性能的影响，测定了晶体经热化学还原处理前后的透射谱．用ESR方法证实，未经还原处理时，Ti：Fe：LiNbO3晶体中Ti离子以Ti4 形式存在．与Fe：LiNbO3和Ti：LiNbOa相比，Ti、Fe复合掺杂，通过电荷补偿效应，使未经还原处理的晶体中Fe2 增加，从而使光吸收增强；可以通过改变Ti、Fe掺杂浓度的方法来控制晶体中Fe2 离子的浓度，达到控制并改善晶体光折变性能的目的．本文还对Ti：Fe：LiNbO3晶体的全息性能进行了研究，测得Ti：Fe：LiNbO3晶体响应时间缩短，衍射效率高达90％以上．Ti：Fe：LiNbO3晶体是一种优质的光折变材料．     

掺杂稀土LiNbO_3晶体的生长和光谱性质

在一致熔化的熔料里,用提拉法生长了 LiNbO_3∶TR(TR=Nd、Er、Er+Mg、Ho、Sm、Eu)单晶。测量了它们的吸收光谱和荧光光谱。     

光学浮区法生长YFeO3晶体

采用光学浮区法生长了新型磁光晶体YFeO3，通过工艺优化，获得了Ф（7-10）mm、长度约60mm的YFeO3晶体、XRD分析表明晶体具有正交钙钛矿结构，晶格常数a=5．5964A，b=7．6052A，c=5．2842A．晶体生长界面为凸界面，生长取向接近[100]方向、晶体截面抛光后观察，未发现肉眼可见的包裹体、晶界等缺陷、     

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.     

Zn:Fe:LiNbO3晶体全息干涉计量的研究

以Ｚｎ：Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ３作为记录介质,Ｃｕ：ＫＮＳＢＮ晶体为自泵浦位相共轭镜,实现双曝光实时干涉计量。用于无损检测系统中,测量精度高,误差小。Ｚｎ：Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ３晶体的抗光致散射能力和响应速度皆优于Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ３晶体。     

掺镁近化学计量比LiNbO3晶体的生长

利用提拉法，从掺入11mol％K2O和1mol％MgO的化学配比LiNbO3熔体中生长了高质量的掺镁近化学计量比LiNbO3晶体．与同成分LiNbO3晶体相比，紫外吸收边发生明显蓝移，OH^-红外吸收峰的位置和波形也发生了显著的变化，初步断定晶体中Mg^2 的掺杂浓度已达到抗光伤阈值浓度．酸腐蚀结果表明，晶体具有区域性单畴结构。     

掺钕氟磷酸锶单晶研究

为探索和评价新型激光晶体掺钛氟磷酸银Nd：Sr5（PO4）3F（Nd：SFAP）在制作激光器方面的应用，对其生长、结构、光谱与激光特性及一些物理性能进行了系统研究．采用Czochralski法成功地生长出单晶；用先进的设备对所生长之晶体进行了有关测量，并进行了以激光二极管为泵浦源、该晶体为工作物质的激光实验．结果表明：晶体生长中Nd的有效分凝系数为0.52；理想的泵浦光应是806um的π偏振光，荧光寿命为175μs；泵浦阈值15mW，斜效率为31．8％研究结论为：Nd：SFAP晶体是制作小型LD泵浦激光器的理想材料，但用它制作较大功率激光器是不合适的     

高频超短脉冲激光诱导玻璃内LiNbO3晶体生长

使用聚焦的800nm，120fs，200kHz的高频超短脉冲激光在Li20-Nb20s-SiO2系玻璃内部空间选择性析出了LiNbO3晶体．经一定条件的飞秒激光照射数秒钟后，玻璃内部激光会聚点的发光由原来的白色转变为强的蓝绿色．发光光谱测定表明，所产生韵蓝绿光为飞秒激光的倍频光．显微拉曼光谱测定表明，飞秒激光会聚处析出了LiNbO3晶体。     

Ca2YO(BO3)3晶体的热物理性质研究

测量了新型非线性激光晶体Ca2YO(BO3)3（YCOB）的比热及其沿a,b,c三个方向的热膨胀系数，热扩散系数，导热系数，声子平均自由程和等效声速等热物理性质；讨论了属于单斜晶系的YCOB晶体的热物性的各向异性行为；实验结果表明YCOB晶体具有较大的比热和导热系数，其热膨胀系数各向异性相对较小，具有良好的热物理和力学性能。     

Nd3+:Gd3Ga5O12晶体的热物理性能研究

提拉法生长了Nd^3＋：Gd3Ga5O12（Nd：GGG）单晶，用差示扫描量热法（DSC）和激光脉冲法分别测量了Nd：GGG激光晶体的比热和热扩散系数，计算得到晶体的导热系数，与用PPMS测量得到的导热系数相吻合．实验结果表明：Nd：GGG激光晶体具有较大的比热和导热系数，具有良好的热物理性能；Nd：GGG晶体的热扩散系数和导热系数随着温度的升高而减小；计算得到晶体的德拜温度为711K．