LD泵浦激光晶体Nd:GGG原料制备及结构分析

采用共沉淀方法,以金属Ga和Gd2O3为起始原料,以氨水为沉淀剂,制备了GGG多晶.测量了共沉淀方法制备的GGG多晶、固相反应法制备的Nd:GGG多晶以及提拉法生长的GGG、Nd:GGG晶体的X射线衍射谱(XRD),利用图解外推法计算了晶格参数.共沉淀方法制备的GGG多晶原料较固相法制备的Nd:GGG晶格参数小,可能是固相制备过程中Ga组分挥发导致Gd3 取代了Ga3 位以及Nd3 占据了部分的Gd3 位,从而使晶格参数变大.同时就提拉法生长的Nd:GGG晶体和GGG晶体的晶格参数进行比较发现,Nd:GGG晶体的晶格参数较纯GGG晶体的晶格参数大,说明在Nd:GGG晶体中Nd3 占据了部分的Gda 位.另外,晶体的晶格参数较多晶粉末的晶格参数大,分析认为这可能也是由于Ga组分的挥发导致Gd3 占据了Ga3 位所引起.这些实验结果说明Ga组分挥发在原料制备过程和晶体生长过程中都可能存在,因此应在制备原料和晶体生长等各个环节中考虑Ga组分的挥发.采用液相共沉淀方法制备有利于抑止Ga组分的挥发.     

日本发展高效率GGG激光器

电子技术综合研究所和日本电气公司共同研究制成了在振荡输出和效率方面均超过YAG激光器的GGG激光器。与YAG激光器一样,这种激光器釆用了掺杂钕作为激活离子的Gd3Ga5O12(钆鎵柘榴石，简称GGG)优质晶体。     

低温下运行的光纤耦合激光二极管抽运 Tm,Ho:YLF激光器

为了实现小型化、高功率、高效率连续2μm激光输出，采用中心波长792nm激光二极管(LD)抽运双掺杂Tm．Ho：YLF晶体，将晶体封装在装有350mL液氮的杜瓦装置中．使其工作在77K温度条件下。光纤耦合激光二极管出纤功率14．8W．数值孔径0．3，芯径400μm。激光二极管端面抽运Tm，Ho：YLF激光器，产生2．05μm线偏振连续激光输出，最大功率5．2W。由于Tm^3-离子能级间的交叉弛豫效应导致的高抽运量子效率，实验获得的光-光转换效率为35％，斜度效率达到40％。采用双端面抽运结构．两个激光二极管注入功率29．6W时，Tm，Ho：YLF激光器输出功率达10．2W，相当于光光转换效率33％，斜度效率36％。     

Nd:Gd3Ga5O12晶体的生长与拉曼光谱研究

用提拉法成功生长出了Nd:Gd3Ga5O12晶体,并通过激光显微拉曼光谱对其结构进行了研究.使用Ar 激光的325.0和514.5 nm波长激发,区分开了荧光峰与拉曼峰,对出现的荧光峰进行了分析与讨论,将其中的拉曼振动峰与Gd3Ga2(GaO4)3(GGG)晶体四面体、八面体和十二面体的结构相联系,并对其振动模式进行了分类和指认,为将来进一步研究Nd:GGG晶体生长时固液边界层的结构及生长基元在边界层内的变化规律奠定了一定的基础.     

激光新材料

本文报导了高效激光晶体GGG(Ca,Mg,Zr):(Nd,Cr)及GGG(Ca,Zr):(Nd,Cr)的生长及激光性能。文中首先分析了这两种晶体所以具有较高激光输出的原因是Cr~(3+)→Nd(3+)的有效能量转移。这是由于与Sc(3+)离子半径相仿的Mg(2+)及Zr(4+)替代了部份Ga(3+),同样使GGG结构中八面体键长增加,而使Cr(3+)处于弱晶场     

Nd:GSGG激光晶体的光谱性能研究

用提拉法成功生长出了Nd3 :Gd3Sc2Ga3O12(Nd:GSGG)晶体,并对其光谱性能进行了研究.测量了晶体在400～2700 nm波段内的吸收光谱.用808 nm波长激发,测量了晶体的荧光光谱和荧光寿命,计算了晶体的发射截面.与Nd:GGG和Nd:YAG的光谱参数进行了比较.     

高功率固体激光晶体Nd3+:Gd3Ga5O12的生长和光谱性能的研究

用提拉法生长了掺钕的钆镓石榴石(Nd3+:GGG)激光晶体,晶体的干涉条纹证明它有良好的光学均匀性,晶体(444)面的双晶摇摆曲线表明晶体的质量非常好。研究了室温下的吸收谱和发射谱性质。分析了Nd3+:GGG晶体4F3/2→4I11/2能级跃迁与1.06μm附近的荧光谱线之间的关系。Nd3+:GGG激光晶体的吸收截面、发射截面、荧光寿命分别为4.32×10-20cm2,2.3×10-1cm2,240μs。比较了Nd3+:GGG和Nd3+:YAG的物理参数,实验表明Nd3+:GGG较Nd3+:YAG有一系列的优点。     

Nd:GGG晶体折射率和折射率温度系数的测量

利用自准直法,在303～443 K温度范围内,用0.473、0.633、1.064、1.319和1.338 μm等波长测量了Nd3 :Gd3Ga5O12(Nd:GGG)晶体的折射率,得到了上述波长的折射率温度系数和测量温度范围内修正的Sellmeier方程的常数.用色散方程和折射率温度系数表达式,计算了相应温度下在0.473～1.338 μm波段内任意波长的折射率及折射率温度系数.     

Nd:LaMgAl_(11)O_(19)晶体生长研究进展

采用中频感应加热引上法生长Nd:LaMgAl_(11)O_(19)晶体。选用合适工艺,避免了六方铝酸盐晶体在[001]晶面上缺陷(解理),已长出φ20×100～120mm的透明晶体毛坯。 经荧光光谱测试,发射波长为1.055及1.083μm(与国外资料一致)。经激光性能试验,φ5.0×85mm,条件:(1) 平凹腔(L=36cm),输出镜透过率38.7％,     

低温下运行的光纤耦合激光二极管抽运Tm,Ho∶YLF激光器

为了实现小型化、高功率、高效率连续2μm激光输出,采用中心波长792nm激光二极管(LD)抽运双掺杂Tm,Ho∶YLF晶体,将晶体封装在装有350mL液氮的杜瓦装置中,使其工作在77K温度条件下。光纤耦合激光二极管出纤功率14.8W,数值孔径0.3,芯径400μm。激光二极管端面抽运Tm,Ho∶YLF激光器,产生2.05μm线偏振连续激光输出,最大功率5.2W。由于Tm3+离子能级间的交叉弛豫效应导致的高抽运量子效率,实验获得的光-光转换效率为35%,斜度效率达到40%。采用双端面抽运结构,两个激光二极管注入功率29.6W时,Tm,Ho∶YLF激光器输出功率达10.2W,相当于光-光转换效率33%,斜度效率36%。     

Nd~(3 )、Cr~(3 ):GSGG高效率激光晶体

一、引言 Nd~(3 ),Cr~(3 ):GSGG(掺钕铬钆钪镓石榴石)是苏联科学院列别捷夫物理所在Nd~(3 ),Cr~(3 ):GGG基础上发展起来的一种高效率激光晶体。Nd~(3 ),Cr~(3 ):GGG也是一种高效率激光晶体,其效率为Nd~(3 ): YAG效率的2.6倍。由于Cr~(3 )离子在GGG晶体中的分布系数异常高(约3.3),致使晶体内出现特有的“挥发性”缺陷,从而使晶体的光学质量大大降低。在GSGG晶体中掺入Cr~(3 )离子,晶体中不会出现GGG特有的缺陷,Cr~(3 )离子在GSGG晶     

GdCOB晶体的生长及二倍频性质

采用提拉法生长了高光学质量的 Gd Ca4 O(BO3) 3(Gd COB)晶体 ;测量了 Gd COB晶体不同相位匹配方向上的腔内及腔外二倍频转换效率。在 Gd COB晶体的腔内倍频实验中 ,当输入功率为 10 W时 ,空间方向为 (113.2°,4 7.4°)的样品可产生 1.2 2 W波长为 5 32 nm的绿光输出     

基于MgO:PPLN晶体的中红外光参量振荡器的数值计算与分析

本文计算分析了基于准相位匹配技术的光参量振荡器的输出波长,其中振荡器所用的非线性晶体是极化周期为26-31μm(每个极化周期之间间隔为0.5μm)的MgO:PPLN晶体,晶体温度控制在40-200°C范围内,振荡器的泵浦波长为1.064μm。计算出输出波长为1.355-1.735μm(信号光范围)和2.75-4.948μm(闲频光范围),并分析了在该振荡器中极化周期、晶体温度和输出波长之间的关系。     

激光二极管抽运Er,Yb:Ca_4YO(BO_3)_3晶体实现1553nm激光输出

波长为1.55μm附近的激光,对人的眼睛是安全的,在光通讯上有重要应用。晶体中Er3 离子通过4I13/2→4I15/2跃迁可以产生该波长的激光。但Er3 对1.55μm波长激光有较强吸收,而对InGaAs和AlGaAs激光二极管(LD)的激光则吸收很弱,因此用LD抽运Er3 掺杂晶体输出1.55μm激光几乎是不可能的。但是若双掺Er3 ,Yb3 ,则可解决这个问题[1]。我们在研究Yb:Ca4YO(BO3)3(简称Yb:YCOB)晶体及其激光器[2]的基础上,制备了Er,Yb:YCOB晶体,测量了其光谱与激光特性,实现了1553nm激光输出。主要结果为:(1)以所合成的Ca4Er0.02Yb0.20Y0.78O(BO3)3…     

Er3+:Yb3+:GdAl3(BO3)4晶体1.5～1.6 μm波段激光性能

采用熔盐法获得了Yb3 和Er3 离子原子数分数分别为20%和1.1%的GdAl3(BO3)4(简称GAB)晶体.在平-凹谐振腔中,利用0.97μm波长光纤耦合准连续(CW)半导体激光端面抽运0.7 mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得斜率效率为20%,最高功率为1.75 W的1.5~1.6μm波段激光输出.输出激光波长随吸收抽运功率和输出镜透过率发生变化.当输出镜透过率为1.5%时,随着吸收抽运功率的增加,不仅起振的纵模带增加并且输出功率逐渐从1.60μm的纵模带中转移到1.55μm的纵模带中.而当吸收抽运功率为13.6 W时,随着输出镜透过率的增加,输出激光波长从1.60μm转移到1.52μm.结果表明Er3 和Yb3 双掺的GAB晶体是一种优秀的1.5~1.6μm波段激光材料.     

Nd:YAP跃迁抑制激光反射镜的研制

本文报道了Nd:YAP激光晶体的λ_1=1.079μm波长抑制,λ_2=1.34μm波长高功率输出用的反射镜的研制工作。采用了(L4HL)”膜系和ZnS、LaF_3、MgF_2膜料,得到了λ_1=1.079μm的透过率T≥96％,λ_2=1.34μm的反射率R>99％。用此反射镜得到了Nd:YAP晶体的λ_2=1.34μm的高功率激光输出。     

Cr:Mg_2SiO_4晶体的LIF光谱和发光中心问题

Cr:Mg_2SiO_4晶体是近年来发展起来的一种新激光晶体,已能实现中心波长在1.22μm的连续和脉冲激光运转。该晶体最引人注目的特点是其激光输出波长远超过1μm,为其他掺铬激光晶体所不及,表明该晶体除了Cr~(3+)外,还有新的发光中心,而这种新中心应是Cr~(4+)离子。因此,对CrO_4~(4-)模型进行理论研究和实验验证是一项有意义的工作。     

1.5μm波段多波长Er:Yb:YAl_3(BO_3)_4激光器

采用熔盐法获得了Yb3+和Er3+离子掺杂浓度分别为25和1.1at.%的YAl3(BO3)4晶体。利用970nm半导体激光器作为泵浦源,通过调节其准连续运转的占空比实现了增益介质在不同晶体温度下的激光运转,并分析了不同Er:Yb:YAl3(BO3)4晶体温度对1.5μm波段输出波长的影响。在端面泵浦的平-凹腔中,分别实现了1600、1550、1540、1520nm4种波长的激光运转,其斜率效率分别为21%、6%、17%、15%。当吸收泵浦功率为15.7W时,这4种激光波长的最大准连续输出功率分别达到2.4,0.64,1.5和1.2W。这种输出波长的温度效应有可能成为一种获取1.5μm波段特定应用波长激光的方法。     

Ho~(3+):Gd_3Ga_5O_(12)晶体的光谱性质及强度参数

本文详细地研究了Ho~(3+):Gd_3Ga_5O_(12)(以下简称Ho~(3+):GGG)中Ho~(3+)离子在0.5～3.0μm波段内的室温及77K温度下的荧光光谱。根据Judd—Ofelt理论,计算了Ho~(3+)离子的自发辐射电偶跃迁几率与辐射寿命等光谱强度参数。     

26W中波红外固体激光器

阐述了一种获得高功率3~5μm中红外激光输出的实验方案,即先通过高功率1.94μm光源抽运Ho:YLF晶体,获得高重复频率2.05μm激光输出,通过端抽运放大方式,提升2.05μm激光功率水平,最终2.05μm激光抽运光参量振荡器(OPO)实现高功率中波激光输出。在水冷工作体制下获得了重复频率5 k Hz、最大功率26.9 W的中波输出,脉冲宽度为24.4 ns,2.05μm到3~5μm的光光转换效率达50%,通过角度调谐获得不同波长的中红外激光输出,验证了该实验方案作为一种获得高功率、高效率、高重复频率中红外激光输出工作方式的可行性。