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.     

氟化物和磷酸盐玻璃中Yb3+离子掺杂浓度对其发光及荧光寿命的影响

测量了不同掺杂浓度下Ｙｂ３＋离子在氟化物及磷酸盐玻璃中的吸收光谱、发射光谱和Ｙｂ３＋离子的荧光寿命,计算了Ｙｂ３＋离子的发射截面σｅ,分析了Ｙｂ３＋离子掺杂浓度对其发光强度和荧光寿命的影响。实验结果表明,Ｙｂ３＋离子掺杂浓度较低时,对其荧光强度和荧光寿命没有显著影响。在高掺杂浓度时,发生了浓度猝灭效应,使Ｙｂ３＋离子荧光强度降低,荧光寿命下降。对浓度猝灭效应产生的机理进行了分析和解释。     

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     

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。     

Yb3+掺杂对Yb:GdYAl3(BO3)4晶体性质的影响

采用助熔剂法生长了不同Yb3+掺杂量的Ybx:Gd0.20Y0.8-xAl3(BO3)4 (Yb:GdYAB).对比分析Yb3+掺杂量对晶体的晶胞参数、室温吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命、比热等性质的影响,结果表明,Yb3+掺杂量对晶体的生长、光谱和比热有较大的影响.随着Yb3+掺杂量的增加,吸收峰的半波宽增大,吸收强度提高.随着Yb3+掺杂量的增加,Yb:GdYAB晶体的荧光光谱的强度下降,荧光寿命逐渐降低.随着Yb3+掺杂量的增加,Yb:GdYAB晶体的比热逐渐变小.研究结果表明,选择适中的Yb3+掺杂量,不仅有利于Yb:GdYAB晶体的生长,也能保证各种性能都较优良,更有利于实现自倍频激光的输出.     

温梯法(Yb0.05Y0.95)3Al5O12晶体光谱和荧光特性研究

测量了温梯法生长的Yb:YAG晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,比较了氧化和还原气氛退火对其影响。晶体主吸收峰938 nm和967 nm处的吸收截面分别为0.74×10-20cm2和0.36×10-20cm2。通过光谱分析,没有发现Yb:YAG晶体中Yb2 离子的存在。发现晶体边缘位置处不同的紫外吸收。     

Yb∶FAP晶体的生长及光谱性能

应用中频感应提拉法生长出不同掺杂浓度的Yb∶FAP激光晶体。运用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定了Yb3+离子在Yb∶FAP晶体中的分凝系数约为0.03。随着晶体的生长,晶体中Yb3+离子的轴向浓度逐渐增大。研究Yb∶FAP晶体在77 K和300 K温度下的吸收光谱发现,振动谱的变化主要是由电子-声子近共振耦合作用引起的。系统地研究了不同Yb3+离子掺杂浓度Yb∶FAP晶体的吸收光谱和荧光光谱。通过吸收光谱的测量计算了晶体的吸收截面。Yb∶FAP晶体在904 nm和982 nm处存在Yb3+离子的两个吸收带,适合激光二极管抽运。     

激光二极管抽运的高效率低阈值Yb:GSO激光器

近年来，掺Yb离子的晶体备受关注：掺Yb离子晶体能级结构简单，可以避免激发态再吸收、频率上转换、弛豫振荡和浓度猝灭等效应。此外，掺Yb离子晶体的吸收光谱位于900～1000nm，无需严格的温度控制即可与InGaAs激光二极管有效耦合，并且具有很宽范围的荧光发射谱，因此这种晶体很有潜力成为1gm波段的宽调谐及超快激光光源。     

Yb∶YAG晶体荧光性能的调控研究

为了对Yb∶YAG晶体荧光性能进行调控以使其更好地应用于高能脉冲型激光器,结合密度泛函理论和晶体场理论,对掺杂调控后的Yb∶YAG晶体的电子结构、光谱学性质进行了理论计算,分析了不同粒子掺杂和占据格位情况下Yb∶YAG晶体的荧光性能,并在此基础上计算配方完成晶体生长实验、制备样品进行荧光性能测试验证。结果表明,通过以上过程掌握了Yb∶YAG晶体荧光寿命等参数的调控方法,共掺Cr后的Yb∶YAG荧光寿命可以从1.18 ms降低至0.94 ms。该研究为Yb∶YAG晶体实现高能脉冲激光应用奠定了理论和实验基础。     

Investigation of the Emission Cross-sections and the Spectra of (Cr4 +, Yb3+): YAG Crystal

The emission and the lifetime data of Cr, Yb: YAG and Yb: YAG were reported. The effective peak stimulated-emission cross section of chromium and ytterbium-co-doped yttrium-aluminum garnets (Cr, Yb: YAG) has been determined to be 8.98 × 10-20 cm2 at room temperature. The luminescence spectrum of Cr, Yb: YAG is the same as that of Yb: YAG. The luminescence lifetime of Cr, Yb: YAG at room temperature is 0.3 ms (Yb: YAG, 1.48 ms ). The causes of the differences in the fluorescence spectra and the stimulated emission cross-section between Yb: YAG and Cr, Yb: YAG crystals were discussed. Also the potential of Cr, Yb: YAG as a self Q- switched laser crystal was discussed.     

Yb掺杂原子数分数为0.5%的Yb:Y3MAl5O12晶体的光谱分析

采用提拉法生长了Yb掺杂原子数分数为0.5%的Yb:Y3Al5O12(Yb:YAG)晶体,对晶体的吸收光谱和荧光光谱进行了分析。与Yb掺杂原子数分数为5%的Yb:YAG晶体进行了对比,得出采用940 nm激光二极管(LD)抽运晶体最为合适。原子数分数为0.5%的Yb:YAG晶体相对于原子数分数为5%的Yb:YAG晶体自吸收效应的影响要小。测量了原子数分数为0.5%的Yb:YAG晶体的荧光寿命为0.95 ms,与理论值很接近。因此采用原子数分数为0.5%的Yb:YAG晶体作为激光工作物质将有利于高效、小型集成化的固体激光器的发展。     

YAG的色心发光

在氧化物晶体中已经演示了激光作用。一系列的坚持不懈的研究还正在MgO、SrO和CaO晶体中,以及Al_2O-3晶体中进行。最近,Al_2O_3晶体中的色心激光已经被报道,这里甚至涉及到聚心。注意到,Al_2O_3色心的发现是二十五年前的事,以上的情况就说明,一个色心发光的发现只不过是漫长研究的开始,但是最终将导致极大的成功。     

Nd:Lu3Al5O12晶体光谱与激光性能研究

采用提拉法生长Nd掺杂原子数分数为1%的高质量的Nd:Lu3Al5O12(Nd:LuAG)晶体。对晶体的光谱性能进行了表征。研究发现,Nd:LuAG晶体与相同掺杂浓度的Nd:YAG晶体均具有相似的峰形和峰位,但特征吸收峰和荧光峰均发生了1nm的红移现象。Nd:LuAG晶体具有比Nd:YAG和Nd:GGG晶体更长的荧光寿命和更宽的吸收线宽。在抽运功率为900mW的钛宝石激光器抽运下,Nd:LuAG晶体获得了420mW的连续激光输出,斜率效率为47.5%,激光抽运阈值为22mW。     

LD边抽运Yb:YAG激光器性能的数值计算

以准三能级固体激光理论为基础,用数值方法研究了LD边抽运Yb:YAG板条激光器的激光输出特性、温度效应、光学畸变和摩尔分数优化等性能.计算表明,Yb:YAG可实现100kW的激光输出,板条的尺寸在130mm×60mm×3mm左右,Yb3+的摩尔分数小于1%.从晶体的生长的角度看,生长出满足130mm×60mm×3mm晶体元件加工需求的Yb:YAG晶体是可行的.所以,Yb:YAG是未来激光战术武器中的候选材料.     

准连续激光二极管抽运的Yb:YAG微晶片激光器

采用峰值功率1 W的国产InGaAs激光二极管作抽运源，在室温下实现了光束质量因子M2<1.4的基横模长脉冲激光振荡。当LD输入电流为2.15 A时，使用掺杂浓度为10 at.%的Yb:YAG，获得了平均功率1.64 mW，单脉冲能量为16.4 μJ的1.049 μm激光输出。同时对准三能级结构激光弛豫振荡过程和准连续(QCW)输出脉冲宽度进行了理论分析，得到了跟实验相符的结果。