多掺杂YAG晶体新的激光特性

多掺杂YAG激光晶体是电子工业部11所近年来研制的新材料,它既是激活介质同时具有非线性可饱和吸收特性。该项研究工作首次于1983年9月在广州市举行的国际激光会议上报告。本期发表有关四篇研究报告均是第一次在刊物上公开发表。     

多掺杂YAG晶体吸收特性研究

本文测量并研究了多掺杂YAG晶体在室温时弱光的透射及吸收光谱曲线。实验研究表明:该晶体与Nd~(3 ):YAG晶体具有相同的主吸收带。并发现它与Nd~(3 ):YAG晶体吸收谱的差别。测量了透过率T在1.064μm波长上与入射光强的关系。从而发现多掺杂YAG晶体具有非线性可饱和吸收特性。     

一种特定掺杂YAG晶体及其多功能特性的研究

自从1978年至1981年发现个别偶然着色的Nd:YAG晶体具有自调Q、选横模、输出偏振、自锁模和可做被动开关等多种功能特性以来,经一年多的研制,初步掌握了生长该种晶体的规律性,为深入研究该种晶体的多功能特性和新型激光器的研制提供了良好的物质条件。生长该种特定掺杂的YAG晶体更容易出现组分过冷,目前已能生长出φ20×100毫米的优质单晶。实验发现,特定掺杂YAG晶体是一种兼有增益和饱和吸收二重特性的晶体,其增益来自激活中心Nd~(3 ),而饱和吸收则来自由于特     

掺杂YAG和GGG激光晶体热导率研究

为了研究不同掺杂YAG和GGG激光晶体的导热特性,采用瞬态脉冲法测量了273K~393K温度范围内自己生长的不同掺杂YAG和GGG激光晶体的热导率,并建立了实验样品温度场模型,推导出热导率对温度的函数关系,得到晶体热导率随温度变化曲线,这与实验测量结果基本相符。实验结果表明,晶体热导率随温度升高呈下降趋势,YAG激光晶体经Yb离子掺杂后热导率值降低,GGG晶体热导率随掺杂Nd离子浓度的增加而降低,并从理论上对实验结果进行了解释。     

基于共掺杂Dy-Tb∶YAG晶体的全固态黄光激光特性研究

为提高激光上下能级的粒子反转速度,采用具有高声子能量的YAG晶体作为掺杂基质,通过多声子弛豫的方式加速~6H_(13/2)能级的粒子数消耗;同时引入与激光下能级能量相近的Tb~(3+)离子,实现Dy~(3+)∶~6H_(13/2)与Tb~(3+)∶~7F_4之间的共振能量转移,成功地减小了~6H_(13/2)的能级寿命,首次获得了582.1 nm的黄光激光输出。通过对比Dy∶YAG与Dy-Tb∶YAG的荧光光谱,分析了Tb~(3+)离子掺入对激光上能级寿命的影响。     

温梯法生长的Nd:YAG晶体的完整性及其激光特性

对温梯法生长的Nd:YAG单晶中缺陷形成与发展规律作了系统的研究。根据缺陷形成机理,对生长工艺参数作相应修改后,明显地扩大了晶体的优质区。高掺杂、高完整性的激光棒很容易获得单横模及单纵模激光输出,但在纵方向上生长条纹引起的干涉条纹畸变则影响片状激光器的光束质量及激光阈值还有待进一步改进。     

提拉法生长非掺杂YAG晶体应力双折射的减小

通过对提拉法生长非掺杂YAG晶体应力双折射的产生原因以及小面生长的成因分析,采用调整温场的温度梯度,同时在生长过程中调整工艺参数,并采用适当的退火程序,有效减小了提拉法生长非掺杂YAG晶体的应力双折射。     

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.     

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     

温梯法生长的优质Nd:YAG晶体的激光性质

用温梯法生长的Nd:YAG晶体制成φ5×50毫米激光棒,光学均匀性很好,晶体干涉条纹为零级,重复率输出的平均效率～1％,且极易获得单横模输出。     

YAG激光工作物质的掺杂

掺钕的钇铝石榴石是目前晶体激光器主要的工作物质。但是由于晶体结构的原因,Nd~(3 )离子掺入YAG晶体中的浓度很低,这是YAG激光器进一步提高效率的重要障碍。围绕这一问题,国外进行了大量的研究工作,这些工作包括:1.在晶体生长的熔体中掺入其他稀土元素,通过改变YAG的点阵常数或大小离子之间的尺寸补偿作用,达到提高YAG晶体中Nd~(3 )的浓度,从而提高效率的目的;2.采用杂质敏化以提高效率。所谓杂质敏化是指在基质晶体中引入第二或第三种附加杂质离子,这些离子可以把所吸收的泵浦光能无辐射地转     

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50at．-％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969nm处存在Yb^3 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1032nm附近，Yb：YAG晶体的荧光寿命为390μs。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。     

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     

Cr Nd:YAG晶体的光谱和激光特性

双掺Cr Nd:YAG具有一些重要的特点: X射线结构分析指出,由于Cr~(3 )、Nd~(3 )离子的成对排列和体积补偿作用,一定程度上减小了晶格畸变,使掺杂均匀。干涉条纹、消光比和抗辐照实验也证实,光学均匀性和抗近紫光辐照能力都比较好。从已经获得的连续、脉冲、重复频率、Q开关、倍频、锁模和单模激光性能来看,连续运转的阈值低、输出功率和效率高,激光模式好。     

用钼坩埚生长Al_2O_3和YAG晶体的掺杂

本文描述在98％Ar 2％H_2或98％He 2％H_2保护气氛下,由有选择的掺入碱土、硅、铁族或钼离子的熔体中生长Al_2O_3和YAG晶体的掺杂可能性。碱土特别是Si离子从熔体中挥发很慢。观察到铁族离子还原。由于潮湿保护气氛的作用,Mo将进入YAG相。如果从电离了的熔体中生长,则Al_2O_3相也会包含Mo离子。     

多掺杂一维各向异性光子晶体的缺陷特性

为了研究多掺杂一维各向异性光子晶体的光学特性,采用传输矩阵法计算了光波通过多掺杂一维各向异性光子晶体的透射率。经数值模拟得到:光通过该结构光子晶体后,TE波和TM波的透射谱中随掺杂层个数的变化出现了单、双及多缺陷模,禁带中缺陷模的个数随掺杂层数的增大而增多,缺陷模的位置随掺杂层光学厚度的变化向短波方向移动,TE波和TM波的缺陷模能完全分开,透射谱的这一特点为设计制作单、双通道滤波器提供了理论依据。     

温度梯度法生长Nd:YAG晶体的1200 W激光输出

用温度梯度法（TGT）生长了大尺寸的Nd：YAG激光晶体，测试了室温下的吸收谱并利用吸收谱研究了Nd离子在YAG晶体中的分布。比较了温度梯度法与提拉法生长晶体的区别。根据热容激光的原理，利用生长的Nd：YAG激光晶体片设计了热容激光器，利用侧面抽运，获得了1200w的激光输出，工作时间为2s，光-光转换效率为30％。     

温度梯度法生长Nd∶YAG晶体的1200 W激光输出

用温度梯度法(TGT)生长了大尺寸的Nd∶YAG激光晶体,测试了室温下的吸收谱并利用吸收谱研究了Nd离子在YAG晶体中的分布。比较了温度梯度法与提拉法生长晶体的区别。根据热容激光的原理,利用生长的Nd∶YAG激光晶体片设计了热容激光器,利用侧面抽运,获得了1200 W的激光输出,工作时间为2 s,光-光转换效率为30%。     

YAG晶体等径生长的自动控制

用提拉法生长Nd:YAG激光晶体,我国目前多系人工监视和控制,不但要求操作人员要有熟练的技术和丰富的经验,而且由于晶体生长周期长,生产效率低,劳动强度