掺钕氟磷酸锶单晶研究

为探索和评价新型激光晶体掺钛氟磷酸银Nd：Sr5（PO4）3F（Nd：SFAP）在制作激光器方面的应用，对其生长、结构、光谱与激光特性及一些物理性能进行了系统研究．采用Czochralski法成功地生长出单晶；用先进的设备对所生长之晶体进行了有关测量，并进行了以激光二极管为泵浦源、该晶体为工作物质的激光实验．结果表明：晶体生长中Nd的有效分凝系数为0.52；理想的泵浦光应是806um的π偏振光，荧光寿命为175μs；泵浦阈值15mW，斜效率为31．8％研究结论为：Nd：SFAP晶体是制作小型LD泵浦激光器的理想材料，但用它制作较大功率激光器是不合适的     

以钆镓石榴石为衬底的外延晶片的激光划片

用连续CO_2激光器、钕玻璃激光器和Nd:YAG激光器对磁泡存贮器用衬底为钆镓石榴石(Gd_3Ga_5O_(12))的外延晶片进行划片;用显微镜和扫描电子显微镜观察划缝及裂纹;提出了裂纹可按其有利或不利于划片分成两类—纵向裂纹和横向裂纹。文中分析和讨论了各种裂纹在划片过程中产生的原因、条件和结果。试验表明,采用Nd:YAG激光划片能得到划缝平整、剖面光滑的划缝。     

掺钕氧化钆镧透明激光陶瓷粉体的制备

分别用络合共沉淀法和溶胶-凝胶燃烧法制备了掺钕氧化钆镧粉体,用热分析仪(TG-DTA)、X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对制备的粉体进行了分析.结果表明,用络合共沉淀法制备的粉体经不同温度热处理后均为立方相结构,颗粒小、均一、呈薄片状、晶界清晰;用溶胶-凝胶燃烧法制备的粉体随着热处理温度的升高由单斜相转变为立方相, 经1100°C热处理后的粉体为单斜相,蓬松、多孔,有一定程度的团聚,经1300°C热处理后转变为立方相,颗粒呈球状、均一、晶界清晰,颗粒较大.综合对比2种方法发现,络合共沉淀法更适合制备(Nd∶GdLa)2O3粉体.     

Cr3+:LiNbO3晶体生长和光谱特性的研究

采用提拉法从近化学计量比的熔体中生长出尺寸为φ20mm×60mm的优质LiNbO3Cr(CLN)晶体,其光学均匀度为7.05E-005.进行了吸收和荧光光谱的测定研究.吸收谱测试表明Cr3+离子在晶体中有两个宽且强的吸收带及两个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为481和657nm,对应于4A2→4T1和4A2→4T2两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁,在4A2→4T2吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰,其波长为727nm,对应于4A2→2E(R线)的跃迁.荧光测试表明当激发波长为660nm时,CLN晶体荧光宽带和一个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为800～982nm,峰值波长为870nm,对应于4T2→2E,4A2的联合能级跃迁,荧光线峰波长约为752nm,其强度较弱,相应于2E→4A2(零声子线)能级跃迁.计算了晶场强度和Racah参数,其Dq,B,G大小分别为1522.1、542.5和3218.7cm-1,Dq/B=2.81,晶体属于强场介质.研究表明,CLN晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求,且有良好的物化性能,可以实现宽频带可调谐激光输出.又具有较大的倍频系数,有望实现410nm附近紫外的自倍频激光输出.     

掺钕硼酸锂激光玻璃的光学吸收特性

掺杂稀土元素的激光玻璃由于本身的优点广泛应用于核聚变、高功率激光放大器和光纤激光器等领域。利用椭偏仪和TU-1901紫外可见分光光度计分别对掺钕硼酸锂的折射率、透射和反射等光学性质进行了研究,进而得到掺钕硼酸锂玻璃的折射率、透射光谱、反射光谱、吸收光谱,并对其进行了分析。发现材料在632.8nm波长处折射率为1.684,消光系数为0.056;吸收光谱主要有4个吸收峰,在可见光范围内吸收峰与Nd∶YAG的主要吸收峰大致相同,吸收截面分别为1.45×10-20cm2、1.98×10-20cm2、1.92×10-20cm2、1.94×10-20cm2。     

Nd∶Lu_3Al_5O_(12)晶体的生长与光谱性能研究

采用提拉法生长Nd³⁺掺杂浓度为1at%高质量的Nd∶Lu₃Al₅O₁₂₍Nd∶LuAG)晶体. 对晶体在不同气氛下退火的光谱性能进行了表征. 研究发现：256nm处的吸收峰是由Fe³⁺引起的;467和518nm处的吸收峰分别由O^-心和F⁺心引起. 计算出809nm处的吸收截面为1.86×10^-20cm².利用JO理论拟合出Nd∶LuAG晶体的强度参数Ω₂、Ω₄和Ω₆分别为0.71×10^-20、1.13×10^-20和4.36×10^-20cm²;计算出Nd^{3+ 4}F_3/2能级到不同下能级的跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命和发射截面等光谱参数,并对结果进行了相应的分析. 结果表明,Nd∶LuAG晶体是二极管抽运固态激光器中很有应用潜力的增益介质.     

掺杂稀土LiNbO_3晶体的生长和光谱性质

在一致熔化的熔料里,用提拉法生长了 LiNbO_3∶TR(TR=Nd、Er、Er+Mg、Ho、Sm、Eu)单晶。测量了它们的吸收光谱和荧光光谱。     

高质量自调Q激光晶体Cr4+,Nd3+:Gd3Ga5O12的生长

用固相合成、共沉淀等方法合成了Cr4+,Nd3+GGG晶体的单相多晶材料.讨论了共沉淀法和固相合成法合成GGG单相的技术参数.用合成的单相多晶原料生长了高质量的Cr4+,Nd3+GGG单晶.通过测晶体的光谱性质发现Cr4+,Nd3+GGG晶体在400nm和520nm附近存在Cr3+离子的强的吸收峰.在808nm附近存在Nd3+离子宽的吸收带,能与InGa二极管激光有效的耦合;在1100附近有Cr4+的较强的吸收带,可实现对Nd3+的自调Q输出.Cr4+,Nd3+GGG晶体的荧光光谱与NdGGG晶体的一样,发光中心也位于1062nm,但其强度约为NdGGG的1/5～1/6.Cr4+,Nd3+GGG晶体是一种非常有潜力的自调Q激光晶体,可以实现大功率激光器的小型化和全固化.     

SiO2对掺钕铝酸盐玻璃结构及光谱性质的影响

实验通过高温熔融法制备了不同SiO₂ 浓度的掺钕钙铝酸盐玻璃。采用拉曼光谱法分析玻璃结构变化, 发现随着SiO₂含量的增加, [AlO₄]网格中非桥氧逐渐转移至Si⁴⁺离子周围, 玻璃主体Al-O网络中非桥氧减少, 聚合度提高。实验测试了玻璃的吸收光谱和荧光光谱, 并运用Judd-Ofelt理论计算Nd³⁺离子⁴F_3/2→⁴I_11/2跃迁的J-O参数Ω, 自发辐射几率A_rad, 荧光分支比β, 受激发射截面σ_e, 辐射寿命τ_rad等。结果显示: 随着SiO₂浓度的增加, 钕离子周围环境结构对称性提高, 荧光发射峰半高宽变窄, 同时受激发射截面逐渐增大。研究结果表明含有低浓度SiO₂的掺钕钙铝酸盐激光玻璃有望用于超短脉冲激光领域。     

Er:YSGG激光晶体的晶体结构和光谱性能

测量了30%(原子分数)Er:YSGG晶体的晶胞参数:a=b=c=(1.24640±0.00065)nm,α=β=γ=90°.用Rietveld方法对X射线衍射谱进行了精修,给出了处于96h位置的O原子分数坐标(x, y, z)=(-0.031433±0.000780、0.058253±0.000792、0.155358±0.000776),并计算了氧配位多面体中的阴阳离子间距和夹角,结果表明Er3 /Y3 处于畸变十二面体的中心.另外还研究了该晶体在室温下的吸收光谱和荧光光谱的性质.在200～1700nm波段内,Er:YSGG晶体吸收谱带主要为Er3 离子的特征吸收,计算了Er3 在966、790nm处的吸收截面;测量了966、790和488nm为激发波长时的室温发射光谱, 当激发波长为966nm时发射谱带强度较大.另外,以1534nm为监测波长得到室温下的激发光谱,研究结果表明Er:YSGG激光晶体适合于InGaAs二极管激光器的泵浦.     

Nd3+离子掺杂YAG激光透明陶瓷的光谱性质及Judd-Ofelt理论分析

采用固相反应和真空烧结技术制备了掺杂浓度为1.0at%的Nd:YAG透明陶瓷样品,并测试了样品的吸收光谱和荧光光谱.样品在主吸收峰808nm处的吸收截面为3.10×10-20cm2,主荧光发射峰位于1064nm处,实测荧光寿命为257μS.应用Judd-Ofelt理论计算了Nd3 在YAG中的强度参数Ωλ(λ=2,4,6),跃迁的振子强度、自发辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数.最后计算得到Nd:YAG透明陶瓷中Nd3 :4F3/2→I11/2跃迁对应的受激发射截面大小为3.81×10-19cm2.结果表明: Nd:YAG透明陶瓷具有较大的受激发射截面和高的荧光量子效率(接近100%),是一种性能优良的激光材料.