Er:GSGG 晶体的光谱性质分析及激光特性模拟研究

测试和分析了Er:GSGG的吸收光谱和荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+的强度参数、自发辐射跃迁几率、能级寿命、荧光分支比和吸收截面。结果表明,Er3+在4I13/2和4I11/2能级有较长的能级寿命,在966nm和790nm处有较大的吸收截面,在2.79µm处有较大的积分发射截面值,数值模拟了在966nm泵浦下激光输出特性,在泵浦速率达到一定值时,有较高的量子效率。结果表明Er:GSGG有望成为2.79µm波段的理想激光晶体。     

Yb,Er,Eu:YAP中红外激光晶体的生长与光谱特性

用提拉法成功生长出3种不同掺Eu3+浓度的优质Yb,Er,Eu:YAP激光晶体,并对其光谱特性进行了研究。测量了晶体在320~3 000nm波段内的吸收光谱,晶体在978nm附近有强的吸收峰和宽的吸收带。用波长为975nm的LD连续激光和OPO光参量脉冲激光激发分别获得了晶体的稳态和瞬态荧光光谱,采用单指数衰减拟合得到2.7~3.0μm激光上下能级寿命。与单掺Er:YAP晶体的光谱参数进行了比较,对Yb3+的敏化及Eu3+的退激活机理进行了分析。结果表明,Yb3+和Eu3+可分别作为Er3+的敏化剂和退激活剂,增宽978nm附近的吸收带和降低激光下能级(4I13/2)与上能级(4I11/2)寿命的比值(4.1,3.1和2.7);而在单掺Er:YAP晶体,下能级与上能级寿命的比值高达10.8,不利于激光性能的提高。因此,Yb,Er,Eu:YAP是一种更适合LD泵浦,有望实现低阈值、2.7~3.0μm高效率激光输出的新型激光晶体。     

Mg:Nd:LiNbO3晶体倍频性能的研究

以Czochralski技术首次系统生长Mg：Nd：LiNbO3晶体。测试晶体的荧光光谱,(1．0％,3．0％,5．0％,6．5％,8％)(摩尔分数,下同)Mg：Nd：LiNbO3晶体在0．888μm,1．088μm和2．171μm有最强的谱线。测试晶体抗光损伤能力,x(MgO)浓度高于5％的Mg：Nd：LiNbO3晶体抗光损伤能力比Mg：Nd：LiNbO3晶体提高2个数量级以上。Mg：Nd：LiNbO3晶体相位匹配温度随掺进MgO的浓度而改变,x(MgO)=5％时达到最大值,MgO浓度继续增加相位匹配温度下降。Mg(8％)：Nd：LiNbO3晶体相位匹配温度接近室温。Mg(6．5％)：Nd：LiNbO3中Mg^2 的分凝系数接近于1,它有最高的倍频转换效率η=32．3％。     

Nd:YVO4激光晶体对808nm附近光的吸收特性

研究了Nd:YVO4激光晶体对808nm附近光的吸收。定量给出了不同激活粒子浓度与其吸收808nm光的关系。在测试晶体透过率基础上,通过计算,给出了Nd:YVO4晶体808nm波长光的吸收系数。实验得出了在确定浓度和长度的情况下,晶体对808nm泵浦光吸收系数是一个不与泵浦源功率相关的确定值。计算了п和б两偏振吸收,比较出它们之间的关系。     

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。     

Nd:YVO_4激光晶体对808nm附近光的吸收特性(英文)

研究了Nd:YVO_4激光晶体对808 nm附近光的吸收,定量给出了不同激活粒子浓度与其吸收808 nm光的关系.在测试晶体透过率基础上,通过计算,给出了Nd:YVO_4晶体808 nm波长光的吸收系数。实验得出了在确定浓度和长度的情况下,晶体对808 nm泵浦光吸收系数是一个不与泵浦源功率相关的确定值.计算了π和σ两偏振吸收,比较出它们之间的关系.     

Nd3 :Gd3Ga5O12激光晶体的吸收与发光

测量了用提拉(CZ)法生长的Nd3+Gd3Ga5O12(NdGGG)激光晶体室温时的吸收光谱,其中在806 nm处的吸收系数最大(α＝5.12 cm-1),吸收截面为4.03×10-20 cm2.用806 nm激发分别得到室温和10 K时的荧光光谱和荧光寿命,其中在1.06 μm附近晶体的荧光发射强度最强,2种温度时的峰值发射截面分别为1.7×10-19 cm2和1.9×10-19 cm2.0.6 at%和1.0 at%2种Nd3+掺杂浓度的晶体,室温时的荧光寿命分别为251 μs和240 μs,10 K温度时分别为253 μs和241 μs.与NdYAG晶体的荧光寿命、浓度猝灭效应和发射截面进行了比较,对结果进行了分析与讨论.     

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。     

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。     

含钪石榴石Nd:GSGG晶体的原料制备、晶体生长及结构研究

提拉法生长的Nd:GSGG是性能优良的激光晶体,在固体强激光领域有重要的运用前景.采用液相共沉淀法制备了GSGG的前驱物,将前驱物在较低的温度下烧结,获得了GSGG多晶原料,用提拉法生长了无散射、气泡、云层、无开裂的φ2626mm×45 mm的含钪石榴石Nd:GSGG晶体.用X射线衍射对GSGG的共沉淀前驱物在不同烧结温度下的相变情况进行了研究,表明在900℃烧结温度下,GSGG前驱物即可反应形成GSGG多晶,这比固相法合成GSGG料的反应温度低了200℃.同时,用X射线衍射对GSGG多晶、Nd:GSGG单晶的结构进行了研究,采用最小二乘法,以f(θ)=sin θ-sin1-Tθ(T=20)为外推函数,计算了GSGG多晶和Nd:GGG单晶的晶格参数,分别为1.257547 nm、1.256163 nm.它们之间的晶格参数差异可能是由于Ga组分的不同所引起的.     

激光二极管纵向抽运Nd:GSGG全固化激光器的输出特性

Nd∶Gd3Sc2Ga3O12(Nd∶GSGG)晶体具有荧光寿命长、物化性能稳定、易实现Nd3 离子高浓度均匀掺杂以及易于制成大尺寸无应力和杂质核心类缺陷的激光晶体元件等优点,是一种潜在的优良激光材料。为了研究其激光特性,在不同腔长、抽运半径和抽运波长情况下,对激光二极管(LD)纵向抽运的非对称平行平面腔Nd∶GSGG全固化激光器的输出特性进行了实验研究。在抽运功率为2355 mW时,实现了稳定的345 mW激光输出,光-光转换效率为14.65%,斜率效率为16.61%,输出光斑呈现出较好的空间分布。     

复合Nd∶YAG晶体固体激光器热效应研究

通过使用Comsol有限元仿真软件中的热传导模块,对以下四种晶体在端面泵浦工作情况下晶体内部温度分布进行了模拟分析。其中包含:(1)3 mm×3 mm×10 mm均匀掺杂Nd∶YAG晶体;(2)两个端面分别键合3 mm长YAG晶体的3 mm×3 mm×10 mm Nd∶YAG复合晶体;(3)侧面键合厚度1 mm的YAG晶体5 mm×5 mm×10 mm复合Nd∶YAG晶体;(4)四个侧面分别键合厚度1 mm的YAG晶体,两个端面分别键合3 mm长的YAG晶体的5 mm×5 mm×10 mm Nd∶YAG晶体。在泵浦功率为30 W时,四种晶体的最高工作温度分别为153℃,114℃,157℃,115℃。结果表明,与侧面键合结构相比,端面键合是降低激光晶体的工作温度,减小热效应的有效方法。为研究侧面键合结构的适用条件,论文降低了晶体侧面的导热系数,模拟了在同样的泵浦功率条件下四种晶体的最高温度,分别为212.014℃,149.158℃,186.741℃和134.410℃。模拟结果表明在侧面散热条件比较差的条件下,侧面与端面双重键合是降低激光晶体热效应的最佳选择。在实验方面,采用LDA作为泵浦源,在泵浦功率为18 W时,得到侧面与端面双重键合的Nd∶YAG的输出功率最高,为12.1 W,转换效率为67.2%,实验结果与理论模拟结果相符合。     

Nd:GGG激光晶体的缺陷研究

Nd:GGG晶体是热容固体激光器的一种重要的工作介质.采用提拉法沿〈111〉方向生长出直径为60 mm的Nd:GGG单晶,利用应力仪、偏光显微镜和环境扫描电子显微镜及化学腐蚀等仪器和手段,对晶体的宏观和微观缺陷进行了观察和分析,可为改善生长工艺、生长大尺寸优质Nd:GGG晶体提供指导.     

Nd:YAG激光晶体开裂与缺陷研究

采用提拉法沿<111>方向生长Nd:YAG激光晶体时,经常会发生开裂现象。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪、等手段,对开裂Nd:YAG晶体的缺陷特征进行研究。开裂Nd:YAG晶体中有很多不规则包裹物,包裹物内元素含量偏离正常成份;位错密度较高并有塞积现象,位错腐蚀坑中有微裂纹产生;分析表明晶体开裂是由晶体生长后期的降温不均及生长速率的改变加剧了组分过冷带来的不良后果,产生包裹体造成局部应力集中所致。     

Mg:Nd:LiNbO3晶体生长及其光学性能研究

在LiNbO3晶体原料中掺入w(Nd2O3)=0．2％和x(ZnO)=7．0％,以提拉法生长Nd：LiNbO3和Mg：Nd：LiNbO3晶体,并对晶体进行极化处理。测试了晶体的紫外可见吸收光谱、荧光光谱和红外吸收光谱。由吸收光谱确定泵浦光波长,由荧光光谱确定激光振荡波长。通过直接观察光斑畸变法测试了Mg：Nd：LiNbO3晶体的抗光损伤能力,结果表明,Mg：Nd：LiNbO3晶体的抗光损伤能力比Nd：LiNbO3晶体提高2个数量级以上。测试了晶体的倍频性能,Mg：Nd：LiNbO3晶体的相位匹配温度为102℃,相应的倍频转换效率达到28％。