优质大尺寸Nd:YAG单晶的生长

1.引言Nd:YAG棒的激光性能取决于它的光学均匀性、掺杂浓度及其均匀性。目前,国内外关于Nd:YAG的生长虽然已由实验室转到工业生产,但其光学质量仍是国内外科技人员共同关心的问题。提拉法生长大尺寸Nd:YAG单晶早被国内外人们所重视。1971年已报导感应加热提拉法生长出φ40×200mm Nd:YAG,资料介绍了用4.5×4.5in的铱坩埚生长出φ49.3mm的Nd:YAG;美国φ75mm的Nd:YAG已投入生产。近悉φ80mm以上的Nd:YAG已问世。从事Nd:YAG单晶生长的伯尔特博士说,大直径Nd:YAG晶体生长是从φ30mm开始研究,进而生长φ40mm,φ50mm的晶体。     

大尺寸Nd：YAG晶体生长技术

本文介绍了大尺寸Nd:YAG晶体的生长装置及其温场的温度分布和测量方法;通过晶体生长实验,获得了生长大尺寸晶体的合适温场。用<111>方向的YAG籽晶作种子,中频感应加热提拉法已生长出φ60～65×190mm,重3500g的Nd:YAG晶体,文中指出了生长大尺寸Nd:YAG晶体的技术关键及其解决的途径。     

提拉法生长大尺寸Nd:YLF晶体的研究

采用熔体提拉法生长大尺寸Nd:YLF晶体.通过大量实验,建立了合理的温场和生长工艺.在晶体生长的全过程中.有效地防止了水和氧的污染.生长出直径φ25 mm～φ30 mm,等径长度为100mm～120 mm的Nd:YLF晶体毛坯,选切出φ10mm×100mm的Nd:YLF激光棒.晶体光学均匀性较好,无裂纹、气泡和夹杂物.     

Nd3+:KGd(WO4)2激光晶体的性能研究

采用熔盐提拉法生长出φ20 mm×60 mm的优质Nd3+:KGd(WO4)2晶体,对晶体三个轴向的光谱进行测试研究表明a轴向的吸收和荧光谱峰最强,最适合于进行激光实验研究.用600 m波长的染料短脉冲(束腰为420μm)激光纵向抽运φ3.5 mm×30mm晶体激光器件,对1352.5 nm激光进行腔内拉曼散射频率自转换,在1539.5 m人眼安全波段实现了44μJ/pulse的激光输出,光-光转换效率为1.26%.用脉冲氙灯抽运φ3.5 mm×26 mm的激光器件,在1.067 μm处得到125.5 mJ的激光输出,激光阈值为≤1.6 mJ.在同等条件下对φ3.5 mm×35 mm的YAG:Nd激光晶体进行了激光实验研究和YAG:Nd3+晶体相比,KGW:Nd3+晶体具有激光阈值低、效率高和输出光为偏振光等优点,因此在小型激光器的应用方面具有明显的优势.     

优质大直径Nd:YAG晶体研制途径的探讨

一、引言Nd∶YAG激光晶体在我国经过十多年研究,已经进入生产阶段。广泛的应用要求它在质量和数量方面有待进一步提高。1975年以来我国有几个单位用电阻加热提拉法研制直径φ40毫米左右的Nd∶YAG晶体,获得了初步成果,但是晶体质量尚未过关(易开裂,散射较严重,消光比低)。用感应加热提拉法生长的晶体,直径约φ29毫米,需要进一步提高光学均匀性和增大晶体直径。美国是世界上最主要的研制YAG晶体国家。它不仅供应本国每年数千根激光棒的需要,     

温梯法生长优质Nd:YAG晶体

随着Nd:YAG晶体的广泛应用,要求晶体具有良好的光学均匀性,合适的钕浓度和一定的尺寸,而片状激光放大器要求提供大直径的片状Nd:YAG晶体。 目前Nd:YAG激光器件所用的晶体捧主要从引上法生长的晶体毛坯中获得,但由于引上法工艺条件的限制,难以获得直径大而均匀性好的晶体。     

大型YAG晶体生长

一、序言作为通产省工业技术研究院大型设计的一环,为研制连续输出300W YAG激光振荡器,试制出用于激光振荡器的大型Nd:YAG晶体。现报告其有关结果的一部分。二、晶体生长为用一根激光棒和一支泵浦灯达到激光输出功率300W以上,需要激光棒的直径8mm,长度125～150mm以上。为此,用提拉法生长了直径30mm、长度150mm以上的Nd:YAG毛坯。原料生长条件等示于表1,保温结构的例子示于图1。     

专利与文献

一、激光器件 4001 大尺寸Nd:YAG激光晶体的生长 Growth of large—size Nd:YAG Laser crystals,Y.Zhou,Proc.SPIE,1992,Vol.1627,pp.225—229. 采用温度梯度技术巳出长出无散射中心、重3000g直径为120mm的Nd:YAG单晶。本文介绍了生长设备、生长程序与某些技术问题。[义] 4002 大尺寸Ti:Al_2O_2可调谐激光晶体生长     

电子工业部第十一研究所1983年部分科研报告摘要

激光晶体ф25～30mm优质Nd:YAG 单晶生长技术研究姜腾雨(执笔) 本文介绍生长较大尺寸优质Nd:YAG单晶所需温场的研究结果,并据此确立液面附近两侧温度梯度。带有后热器的加热装置配以合适的生长参数可长出ф32.5～35×100mm的Nd:YAG单晶,经光学检查可选切出ф9×75mm的干涉条纹≤0.5 条/in,消光比30.2dB的无散射颗粒的激光棒。本文还介绍了实现平界面生长Nd:YAG单晶的实验结果和生长较大尺寸Nd:YAG晶     

GSGG:Cr,Nd和YAG:Nd激光棒的损耗与激光效率测量

一、晶体生长GSGG:Cr,Nd激光晶体问世后,尽管发现它的损耗比YAG:Nd高,但以φ6.3×76mm标准棒测得的激光效率却比同尺寸最好的YAG:Nd棒高约一倍,因此在高平均功率激光器上的应用得到普遍重视。同时,降低损耗的晶体生长工艺研究已成为当前的工作重点。利弗莫尔实验室(LLNL)采用提拉法平界面生长工艺成功地生长出直径为62mm无核心的GSGG:Cr,Nd单晶。根据已报导的杂质分凝系数(在晶体中Cr和Nd的分凝系数分别为1.00±0.05和0.65±0.05),由熔体公式C_i/C_f=(1-g)~(1-k)可算出起始掺杂浓度C_i和最后熔体杂质浓度C_f。式中k为分凝系数;g为熔体结晶的分数。从而可估算出,在本文研究的晶体长度内,晶体中钕浓度差约在10～20％之间。晶体生长的熔体组成与生长条件变化参数见表1。     

材料制备工艺

0016254晶体提拉生长过程自适应智能控制系统[刊]/陈秋良//兵工自动化.—2000,(1).—8～12(D)针对上称重法大直径 Nd:YAG 晶体提拉生长过程,设计了一个由自适应 PID 控制与仿人智能模糊控制相结合的混合型自适应智能控制系统,实现了对Nd:YAG 晶体的瞬时生长速率的精确而平稳的自动控     

700 mJ紧凑型激光二极管抽运Nd:YAG主振荡功率放大系统

报道了一种紧凑型激光二极管(LD)侧面抽运的高能量全固态Nd:YAG主振荡功率放大系统。放大系统整体采用半导体制冷器进行冷却,实现了激光系统的紧凑化和小型化。主振荡器使用了直径为7 mm、长度为100mm、掺杂浓度(原子数分数)为1.1%的Nd:YAG晶体棒,在10 Hz重复频率下获得最大脉冲能量为350mJ、脉宽为9.7ns的激光输出。功率放大级使用直径为7.5mm、长度为134mm、掺杂浓度为1.1%的Nd:YAG晶体棒作为增益介质,放大后得到了能量为700mJ、脉宽为10ns的激光输出。     

脉冲LD 端面泵浦Nd:YAG 晶体温场研究

为解决脉冲激光二极管端面泵浦Nd:YAG晶体产生瞬态热效应的问题,对激光晶体内的温场分布进行了解析分析与定量计算。通过对脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点分析,建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型,考虑到Nd:YAG晶体导热系数与其温度的函数关系,引入弦截法求解含时热传导方程,得出了变热传导系数方形Nd:YAG晶体时变温度场的一般解析表达式。定量分析了变热传导系数方形Nd:YAG晶体在不同超高斯阶次和光斑半径下内部温度场时变情况。计算结果表明:使用平均输出功率为60 W 的脉冲激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG 晶体,若入射的3阶超高斯光束泵浦光光斑半径为400 m,则晶体尺寸为4 mm4 mm8 mm的Nd:YAG晶体在达到准热平衡状态时的最高和最低温升分别为364 K和337 K。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法,并对解决激光晶体热效应问题提供了理论依据。     

LD抽运Cr,Nd:YAG倍频输出532 nm绿光

我们用本所生长的掺 0 .0 2 5 at.- % Cr和 0 .5 at.- % Nd的 Cr,Nd:YAG晶体作为激光增益介质 ,在室温下获得了 5 32 nm的绿光输出。实验中所用的 Cr,Nd:YAG晶体的尺寸为 8mm× 8mm× 1 .8mm,Cr4 在 1 .0 6 4μm的吸收系数为 0 .1 44 cm- 1 ,Nd3 在 80 8nm处的吸收系数为 2 .6 cm- 1 。用脉冲 LD作抽运源 ,抽运光波长为 80 8nm,脉冲宽度为 2 ms,重复率为 2 0 0 Hz,输出的最大功率为 2 W,占空比为 5 :1。采用端面抽运方式 ,抽运光直接入射到晶体上。Cr,Nd:YAG晶体的两个面作为激光谐振腔 ,设计为平 -平腔 ,晶体的输入面镀 80 8nm增…     

Nd:YAG激光手术器及其附属装置

由于人体组织对1.06μm的Nd:YAG激光的低吸收和高散射效应,导致对组织深而均匀的凝固和汽化作用。加之它能方便地通过光纤传输,使Nd:YAG激光手术器成为被各科广泛应用的激光医疗器械。本文结合国外的主要产品性能,介绍Nd:YAG激光手术器及其附属装置。Nd:YAG激光手术器图1示出Nd:YAG激光手术器的主要组成部分。器件的核心是Nd:YAG晶体棒,一般选用的尺寸为φ6×100mm,连续激光的转换效率在2％以上。氪灯输入功率可达5000W,寿     

高效激光倍频晶体KTP的生长及主要性能

简要介绍了助熔剂法生长KTP晶体的过程。晶体最大尺寸为42.5×42.0×13.6mm,制成的器件在Nd:YAG锁模激光器上测得腔外倍频转换效率为65.1％,在准连续Nd:YAG激光器上获得平均绿光输出8.7W。     

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。     

Nd:YAG透明激光陶瓷的光谱研究

制备多晶、透明的Nd:YAG陶瓷,测量其吸收光谱、发射光谱、荧光光谱及荧光寿命。它展现出的光学特性与单晶的性能几乎一样。但Nd:YAG陶瓷制备方法比单晶的生长技术简单。目前,可制造出大尺寸(现已达直径450 mm×10mm)和高浓度(10%)(原子分数)的Nd:YAG陶瓷。该文对Nd:YAG透明陶瓷的制备技术、光谱特性进行了综合评述,分析了陶瓷的光学性能比单晶好的原因。结果表明,这种Nd:YAG陶瓷比Nd:YAG单晶更具备良好的选择性。     

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。     

LD端面抽运变导热系数Nd:YAG晶体热效应

为了计算二极管抽运Nd:YAG晶体温度场及热形变场,建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型。基于Nd:YAG晶体导热系数及热形变系数与其温度的函数关系,应用Newton切线法对热传导方程进行求解,得到了变导热系数和变热形变系数矩形截面Nd:YAG晶体端面抽运下的温度场和热形变场的一般表达式,同时计算了Nd:YAG晶体在不同抽运功率和抽运光斑半径下内部温度场和热形变场的分布变化。结果表明,使用钕离子质量分数为0.01、尺寸为3mm×3mm×8mm的Nd:YAG晶体,在功率为60W、光斑半径为450μm的抽运光照射下,变导热系数的Nd:YAG晶体端面最大温升为55.7℃,最大热形变量为2.85μm,而按传统将Nd:YAG晶体导热系数、热形变系数均视为定值时,晶体端面最大温升为43.4℃,端面最大热形变为2.84μm。