Er^(3+),Yb^(3+)∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体的生长、光谱和1.5μm激光性能

采用提拉法生长了1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)和1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)两种晶体(式中Er、Yb浓度为原子数分数)。测量并分析了晶体在室温下的吸收系数谱、上转换荧光谱、发射截面谱、增益截面谱和荧光衰减曲线。1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体在峰值荧光波长1537 nm处的发射截面、Er^(3+)的4 I 13/2多重态荧光寿命和Yb^(3+)→Er^(3+)的能量传递效率分别为0.54×10^(-20)cm^(2)、9.9 ms和90%;1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体在峰值荧光波长1537 nm处的发射截面、Er^(3+)的4 I 13/2多重态荧光寿命和Yb^(3+)→Er^(3+)的能量传递效率则分别为0.58×10^(-20)cm^(2)、9.7 ms和93%。基于975 nm半导体激光端面泵浦,在1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体中实现了97 mW最高功率和27.1%斜效率的1567 nm连续激光输出,在1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体中实现了93 mW最高功率和17.1%斜效率的1567 nm连续激光输出。

倍半氧化物晶体及其1~3μm波段激光性能研究进展

倍半氧化物具有优异的热学性能、稳定的物化性能、低的最大声子能量和强的晶体场,是理想的高功率、大能量激光基质材料。倍半氧化物具有超高熔点,因此其高质量、大尺寸的晶体制备极其困难,研究人员对此进行了长期的研究探索。近年激光技术发展对高品质倍半氧化物单晶的迫切需求促使相关晶体的生长技术取得了突破。本文在简单介绍倍半氧化物性能与结构的基础上,详细综述了Lu_(2)O_(3)、Sc_(2)O_(3)、Y_(2)O_(3)倍半氧化物晶体的生长方法及缺陷种类,系统总结了稀土离子掺杂的倍半氧化物在1~3μm波段内的激光性能,最后对其未来的研究与发展方向进行了展望。

1．3at%Nd：YAG透明陶瓷的制备及激光性能研究

以高纯氧化物商业粉体为原料,采用固相反应和真空烧结技术,制备了高质量的1.3at%Nd:YAG透明陶瓷.研究了室温下Nd:YAG透明陶瓷的显微结构、光谱及激光性能.实验结果表明,Nd:YAG透明陶瓷主要以穿晶方式断裂;平均晶粒尺寸为15μm,且分布均匀;晶粒中和晶界处没有检测到杂质和气孔存在,且成分一致,无偏析现象.退火后样品在激光波长1064nm处的透过率高达82.4%;主吸收峰位于808.6nm处,峰值吸收系数为4.45cm^(-1),激光波长1064nm处的吸收系数为0.11cm^(-1);主荧光发射峰位于1064nm处,半高宽为0.82nm,荧光寿命为258μs.用LD端面泵浦Nd:YAG陶瓷样品(泵浦源最大输出功率为1000mW),获得了波长为1064nm的连续激光输出,激光阈值约530mW,斜率效率为23.2%,最大泵浦吸收功率为731mW时,最大输出功率为45mW.

OH基对磷酸盐激光玻璃激光性能和物理性质的影响

研究了ＯＨ基对ＨＬＣ＿５型（Ｒ２Ｏ－ＢａＯ－Ａｌ２Ｏ３－Ｐ２Ｏ５）和Ｎ２１型（ＢａＯ－Ａｌ２Ｏ３－Ｐ２Ｏ５）磷酸盐激光玻璃激光性能和物理性质的影响．结果表明：随着ＯＨ基含量的降低，玻璃的荧光寿命延长，量子效率增大，转变温度、软化温度、抗折强度和折射率升高，而热膨胀系数和平均色散下降，密度略有下降．用ＯＨ基与激活离子的相互作用和ＯＨ基对玻璃结构的影响的有关理论对上述结果进行了解释．

四甲川苯乙烯菁染料的合成及其激光性能

合成了一系列四甲川苯乙烯菁染料。以Nd:YAG锁模激光倍频(532nm)作泵浦源,测定了染料的激光性能,包括激光调谐范围、中心激光波长、激光转换效率及稳定性。探讨了该类分子结构与其激光性能之间的关系。

Nd:GdVO_4热常数的测量和激光性能研究

中频感应加热提拉法生长了低钕掺杂的GdVO_4晶体,用机械分析仪来测量Nd:GdVO_4晶体的热膨胀系数,沿c方向的热膨胀系数为7.42×10^(-6)/K,而沿α方向的热膨胀系数只有1.05×10^(-6)/K,比同比Nd_(0.0045)Y_(0.9946)VO_4晶体样品测量结果小。差示扫描热计法测量了Nd:GdVO_4晶体的比热,298K时为0.52J/g·K。首次用激光脉冲法测量了Nd:GdVO_4晶体的室温热导率。实验表明,Nd:GdVO_4晶体沿<001>方向的热导率数值达11.4W/m·K,比Nd:YAG晶体高(测得10.7W/m·K),其<100>方向的热导率为10.1W/m·K。激光实验显示在较高功率泵浦激光输出上Nd:GdVO_4晶体具有比Nd:YVO_4晶体更加优良的性能。

双掺Cr,Nd∶ZW晶体的光性、热学和激光性能

生长出Ｃｒ３＋，Ｎｄ３＋：ＺｎＷＯ４（Ｃｒ，Ｎｄ：ＺＷ）单晶，尺寸为２５ｍｍ×５０ｍｍ，研究了Ｃｒ，Ｎｄ：ＺＷ晶体的光学性质、热学性质，测定了其吸收和发射截面，激发态寿命和激光性能。结果表明，双掺有效地改善了激光性能，室温下获得０．９５μｍ单脉冲激光能量输出１．６２ｍＪ，斜效率为０．７９％。

掺Yb^(3+)石英光纤的制备及其激光性能

本文首次在国内报道了用ＭＣＶＤ 工艺研制出两种结构的掺Ｙｂ３ ＋ 石英光纤，包括简单梯度掺Ｙｂ３ ＋ 单模石英光纤和双包层结构掺Ｙｂ３ ＋ 石英光纤。在掺Ｙｂ３ ＋ 光纤激光实验中，实现了１ ０３０ｎｍ 的激光输出，输出功率达到４５ ｍ Ｗ 以上，斜率效率达到６８ ％ ；在掺Ｙｂ３ ＋ 光纤放大器中，１ ０５３ｎｍ 波长小信号增益达到了１５ ｄＢ。

Nd^(3+):KGd(WO_4)_2晶体生长及激光性能

本文采用泡生法生长出Nd3+:KGd(WO4)2晶体,Nd3+浓度3·2at.%。测试了其吸收光谱及荧光光谱,通过计算获得808nm吸收截面为0·6799×10-20cm2;荧光输出波长为1068nm和1351nm。在激光实验中,当LD泵浦源输出功率为900mW时,获得1064nm、326mW的激光输出,斜效率62.7%,水平和垂直两个方向上光束传输因子M2均小于1·2。经倍频获得532nm的绿光。用Cr:LuAG作为可饱和吸收体进行调Q实验,重复频率为15kHZ时,脉冲宽为170ns。

0.5at%Yb∶YAG晶体光谱与激光性能研究

采用提拉法生长Yb3+掺杂浓度为0.5at%高质量的Yb∶Y3Al5O12(Yb∶YAG)晶体。对晶体的结晶质量、分凝系数和光谱和激光性能进行了表征。结果表明:所生长的晶体结晶质量较好,在空气中退火后晶体吸收系数略有增加,晶体中自吸收效应的影响很小,具有宽的发射带。Yb∶YAG晶体和Yb∶YAG/YAG复合晶体分别在抽运功率为7.1 W和6.15 W的LD抽运下,获得2.19 W和1.354 W的连续激光输出,斜率效率分别为34.58%和25.9%。

掺钕钆镓石榴石晶体的激光性能

采用提拉法生长了Nd∶Gd3Ga5O12(Nd∶GGG)晶体。切割后的样品经过端面抛光,测试了荧光光谱、吸收光谱和激光性能。荧光光谱表明:晶体的最强的荧光发射峰位于1 062 nm,是Nd3+的4F3/2—4I11/2谱项导致的荧光发射。由吸收光谱发现:Nd∶GGG晶体的最强吸收峰位于808 nm,表明该晶体适合于激光二极管泵浦,并且吸收峰强度随掺杂离子浓度的增加而增加。激光性能测试结果表明:激光二极管泵浦时光光转换效率为33.8%,斜效率为57.8%。

Mg：Er：LiNbO3晶体的激光性能和550nm寿命特性研究

为了测试Mg∶Er∶LiNbO3晶体的光损伤阈值和红外光谱,采用Czochralski技术生长出优质的Mgx∶Ery∶LiNbO3(x=0.02,0.04,0.06,0.08,y=0.01(摩尔分数))晶体。通过实验得出Mg(0.06)∶Er∶LiNbO3和Mg(0.08)∶Er∶LiNbO3晶体抗光损伤阈值比LiNbO3晶体提高2个数量级以上,且它们的红外光谱OH-吸收峰移到3535cm-1附近;在波长510nm^580nm范围内得到Mg∶Er∶LiNbO3晶体稳态发射谱。结果表明,Mg2+浓度增加抗光损伤能力增加,掺进摩尔分数为0.04的MgO是Mg∶Er∶LiNbO3晶体寿命最长的晶体。

YAG:Nd晶体色心及其对激光性能的影响

本文在整理有关实验事实的基础上综述了YAG:Nd晶体色心的形成、光谱特征及其对激光性能的影响,提出了防止色心形成的措施。

Yb^3＋掺杂氟磷玻璃光谱激光性能研究

采用高温熔融法制备了一种新的Yb^3＋掺杂氟磷玻璃（AFG），测量了该玻璃的折射率nd（1．5705）及Yb^3＋离子0v5龙能级的荧光寿命rf（1．80ms），测试了它的吸收光谱、荧光光谱及析晶稳定性能，应用倒易法计算了Yb3’的受激发射截面可达0．928pm^2，增益系数可达1．6704pm^2·ms。得到了较为理想的激光性能参数：激发态最小粒子数为0．1941，饱和抽运强度为6．1975kW／cm^2，最小抽运强度为1．2029kW／cm^2。研究结果表明该AFG玻璃的部分光谱激光性能优于其他Yb^3＋掺杂基质玻璃，是实现超短脉冲激光输出的优良基质材料。

Nd：GGG晶体生长、光谱性能及激光性能(英文)

采用提拉法生长掺钕钆镓石榴石(neodymium-doped gadolinium gallium garnet,Nd:GGG)激光晶体,选择最佳工艺参数:提拉速率为2～4mm/h;转速为20～40r/min;冷却速率为20℃/h。测试了晶体的吸收和荧光光谱,结果表明:主吸收峰位于808nm,主发射峰位于9430cm–1,对应于Nd3+的4F3/2–4I11/2跃迁。对晶体样品进行了激光性能测试。结果表明:当泵浦功率为900mW时,对泵浦光的吸收效率为85%,激光输出波长约为1μm,激光输出功率为305mW,激光阈值功率为380mW,光–光转换效率达57.8%,斜效率达57.6%。

高掺杂浓度Yb∶YAG晶体的生长及激光性能

用引上法生长了 30 %Yb∶YAG(摩尔分数 ,下同 )晶体 ,研究了晶体的生长工艺参数和退火工艺参数 ;用 940nm的吸收系数表征了Yb3 + 离子在Yb∶YAG晶体中的分布情况 ,结果表明 :Yb3 + 离子在Yb∶YAG晶体中分布均匀 .研究了晶体微片的激光特性 ,用钛宝石激光器泵浦 30 %Yb∶YAG微片 ,获得了 1.0 5 3μm的高效激光输出 .

Yb:Y_3Al_5O_(12)/Y_3Al_5O_(12)复合晶体键合质量与激光性能研究

采用热键合技术制备了Yb:Y3Al5O12/Y3Al5O12(Yb:YAG/YAG)复合晶体。利用原子力显微镜和激光器分别对复合晶体键合界面形貌和散射情况进行了测试,结果表明Yb:YAG/YAG复合晶体无复合界面空间层,无界面散射,键合质量良好,实现了一体化。采用压力法测试得到复合晶体键合面的剪切强度为22.63 MPa。在激光二极管泵浦下,复合晶体实现了722 mW的连续激光输出,斜效率为26.7%。

陶瓷涂层加固铝合金薄板的抗激光性能测试

针对铝合金基材设计了ZrO_2陶瓷涂层,采用976 nm连续波激光对样品的抗激光性能进行了测试。基材厚度为2.5 mm,涂层厚度为0.3 mm,实验测试时样品前表面加载了0.3 Ma切向空气流。记录了辐照区域后表面测点的温度变化情况,测量了未辐照区与辐照区的反射率谱,并进行了XPS成分分析。结果表明:平均功率密度700 W/cm^2的激光辐照60 s样品没有熔化;辐照区域颜色变白,对近红外光的反射率变大。颜色变白的原因可能是涂层表面沾染的含碳化合物在激光辐照过程中被热解或气化,这与XPS检测结果相一致。

几种重金属氧化物和GeO_2的加入对掺Yb^(3+)氟磷玻璃的光谱和激光性能的影响

实验对比研究了Ga2O5、TeO2、GeO2、WO3、Nb2O5和Bi2O5金属氧化物的掺入对氟磷激光玻璃的光谱和激光性能的影响。结果表明,TeO2、GeO2和Ga2O5的加入增大了Yb3+的吸收和发射截面;其中,掺有TeO2的氟磷玻璃的Yb3+吸收和发射截面最大,分别达到了1.95 pm2和0.85 pm2。Ga2O5、Nb2O5和GeO2的加入对玻璃激光性能的提高具有极大的帮助;其中,在掺有Ga2O5的氟磷玻璃中激光参数SFL值最大,为1.237。同时发现,在TeO2和GeO2掺杂氟磷玻璃中也存在严重的Yb3+荧光俘获现象,大大减弱了其激光性能。

Er:LN晶体的生长和激光性能研究

在LiNbO3中掺进(0、0.5、1.0、1.5mol%) Er2O3,以Czochrals技术生长LiNbO3、Er(1mol%):LiNbO3、Er(2mol%):LiNbO3、Er(3mol%):LiNbO3晶体。测试Er:LiNbO3晶体的吸收光谱,确定晶体的泵浦波长,Er:LiNbO3晶体的吸收变相对LiNbO3晶体发生红移,红移的程度随Er3+浓度的增加而增大。测试Er:LiNbO3晶体的荧光光谱,Er:LiNbO3晶体易实现激光震荡的波长4I13/2→4I15/2(～1.5μm),是制作波导激光器的最合适的波长。测试Er:LiNbO3晶体的光损伤阈值,其结果高于LiNbO3晶体。Er(3mol%):LiNbO3晶体的光损伤阈值比LiNbO3晶体高一个数量级。