“固体激光材料”专题前言北大核心CSCD

1960年,梅曼先生发明了首台激光器,掀开了激光技术研发和应用的新篇章。60年来,激光技术发展迅速,在激光武器、激光医疗、激光显示等关系国家安全和国民经济的众多领域中发挥了不可或缺的作用。激光技术的重要物质基础是固体激光材料。新激光材料的出现或新性能的研发可以带动激光技术的进步进而开拓新的应用领域,是激光技术中一个传统而又前沿的重要方向,特别是在当前光电技术飞速发展的时代,固体激光材料的探索和性能开发的重要性凸显。     

提拉法生长钽酸钾晶体

用提拉法生长出了一系列钽酸钾(KTaO3)晶体,其中最大可达31 mm×31 mm×40 mm,质量为247g.X射线粉末衍射仪测试结果表明:KTaO3单晶具有立方结构,晶胞参数a=0.398 88 nm.透射光谱显示:KTaO3单晶在340～3 500 nm的波长范围内有宽广的透光波段,仅在2 875 nm的处有吸收峰.讨论了KTaO3晶体的表面形貌、宏观缺陷及生长习性.     

Yb∶LuScO_3晶体的超精密光学加工及其激光性能

Yb∶LuScO_3晶体作为固体激光器的新型增益介质,其面形和表面质量严重影响激光器的光束质量,因此探索Yb∶LuScO_3晶体的超精度光学加工工艺参数具有重要意义。本文系统开展了Yb∶LuScO_3晶体超精密光学加工的工艺参数研究,针对Yb∶LuScO_3晶体在加工过程中容易破裂和表面质量较差的问题,提出了拼接上盘和树脂铜盘抛光垫的关键技术。首先,使用COMSOL Multiphysics有限元软件对拼接工艺中选取的不同保护垫料的应力进行仿真。接着,研磨阶段逐步减小B_4C磨料的粒径。然后,粗糙阶段使用树脂铜盘作为抛光垫,并对树脂铜盘抛光垫的作用进行了分析。最后,使用激光二极管泵浦加工好的样品进行激光输出实验。实验结果表明:基于该技术加工后的晶体表面粗糙度RMS=0.296 nm,面形精度PV=53 nm。在1 086 nm处获得了8.3 W的连续激光输出,斜效率为58%。该加工方法可以广泛应用于Yb∶LuScO_3晶体的高精度加工。     

KTN晶体二次电光效应反常激光偏转现象

基于电光效应的激光扫描是通过在光束截面内引入线性相位延迟实现光束的偏转,与其他扫描方式相比具有体积小、响应速度快和非机械性等优点,广泛应用于激光雷达、测距、显微成像等高精尖技术     

全固体腔内倍频Nd:YAG/SrWO4/KTP拉曼激光器

报道了以KTP晶体作为倍频介质,以Nd:YAG晶体作为激活介质,以SrWO4晶体作为拉曼介质的折叠腔型主动调Q腔内倍频拉曼激光器的输出特性,给出了输出黄光平均功率、脉冲能最、脉冲宽度随激光二极管(LD)抽运功率及脉冲重复率的变化关系.在输入抽运功率为12.6 W,脉冲重复率为20 kHz时,获得了1.4 W的590 nm激光输出,从LD到黄光的转换效率为11.1%.在输入抽运功率为12.6 W,脉冲重复率为10 kHz时,单脉冲能量为122 μJ,脉冲宽度为4.0 ns.相应的脉冲峰值功率为30.5 kW.     

大口径YCOB晶体的提拉法生长

采用提拉法成功生长了大尺寸高质量的Ca4YO(BO3)3(YCOB)晶体,尺寸达到φ110×90mm3,为目前文献所报道的最大尺寸.有效的解决了YCOB晶体生长过程中经常出现的开裂、螺旋生长等现象.在所生长的YCOB晶体基础上,加工了尺寸为80mm× 80mm× 15mm的晶片用于进一步的实验.     

Ba2TiSi2O8晶体的质量表征及其性能研究

通过不断探索生长工艺及生长参数,采用提拉法成功生长了尺寸约为35 mm×35 mm×50 mm的Ba2TiSi2O8晶体,所得晶体均匀透明无开裂,用绿光激光笔照射,没有明显散射颗粒。表征了晶体质量,并对其透过光谱和室温偏振拉曼光谱性能进行了研究。采用高分辨X射线衍射技术对晶体的质量进行了表征,衍射峰较窄,没有劈裂,且分布对称,说明生长的晶体晶格完整、品质较好,能够满足晶体某些光学方面的需求。用分光光度计测量了晶体的室温透过光谱,晶体[100]方向和[001]方向上的透过率接近,在340～2500 nm范围内其透过率大约为84%,晶体的紫外透过截止波长为275 nm,高的透过率以及短的紫外透过截止波长,表明该晶体可能在光学方面有一定应用。采用共聚焦纤维拉曼光谱仪测量了晶体在背散射X(ZZ)X,X(YY)X,Z(XY)Z和X(YZ)X配置下的室温偏振拉曼光谱,并指认了某些测定的特征峰:662 cm-1属于桥对称伸缩振动νs(Si-O-Si),578,625,749,858,876 cm-1属于ν(Ti-O)振动,858,901,930,993和1022 cm-1属于ν(SiO3)振动。     

外腔型YVO4拉曼激光器

采用提拉法生长了高光学质量的YVO4晶体,最大尺寸为28mm×40mm,重126g。以脉冲宽度为40皮秒的Nd:YAG锁模激光器作为激发源,研究了YVO4晶体在外置谐振腔条件下的拉曼输出特性：多波长输出的总转换效率达到51.4%,最大输出能量2.21mJ;1175nm一级斯托克斯拉曼输出的最高转换效率为32%,最大输出能量0.57mJ;1313nm二级斯托克斯拉曼输出的最高转换效率为12.3%,最大输出能量0.36mJ。     

掺铥钇镓石榴石激光晶体的生长及其光学性能

采用光浮区法生长了掺铥钇镓石榴石(Tm:Y_3Ga_5O_(12),Tm:YGG)激光晶体,探索了Tm:YGG晶体的光学性能,测试了其室温吸收谱并计算了吸收截面和发射截面。使用中心波长为795 nm的激光二极管作为泵浦源,实现了Tm:YGG晶体的连续激光输出,得到了波长为2 012.8 nm的激光,阈值为0.515 W,斜效率为9.9%,光光转换效率为9.3%。结果表明Tm:YGG晶体在2μm波段可能有好的应用前景。     

空气中退火对钨酸铅纳米晶的影响

以钨酸钠和醋酸铅为原料,加表面活性剂聚乙二醇200,合成钨酸铅纳米晶。合成的样品呈淡黄色,这是由于样品中存在铅空缺和氧空缺导致的。对样品进行X射线和红外分析及透射电子显微镜分析,结果表明:样品结晶良好,粒径在10～20nm之间。将样品在不同温度下退火2h,研究空气中退火对性能的影响。结果表明:在600℃和700℃退火2h后,样品X射线和红外图谱中出现非特征峰;随着退火温度的升高,样品颗粒度变大。样品的光致发光谱中出现蓝色、绿色和红色发光带,随着退火温度的升高,强度增加。在700℃退火2h后,样品颜色变为白色,绿色发光带消失。