水平定向结晶法生长浓度渐变Yb∶YAG激光晶体及光谱性能研究

本文采用水平定向结晶(HDC)法成功生长出180 mm×81 mm×16 mm的浓度渐变Yb∶YAG激光晶体,从放肩部位和尾部分别获取了尺寸为40 mm×40 mm×7 mm、70 mm×70 mm×7 mm的Yb∶YAG激光晶体板条各两件。采用632 nm激光、偏光应力仪对晶体板条的光学性质进行检测,实验结果发现靠近晶坯自由表面的板条内部通透,无散射光路,应力较小且分布均匀,表明该晶体板条具有优异的光学质量。进一步测试分析了晶体板条不同位置处的吸收光谱,根据935 nm波长处的吸收系数计算出Yb^(3+)的掺杂浓度,发现40 mm×40 mm×7 mm的激光晶体板条中Yb^(3+)掺杂浓度沿晶体生长方向逐步增加,浓度梯度约为0.42%/cm;而70 mm×70 mm×7 mm的激光晶体板条中Yb^(3+)掺杂浓度几乎保持不变,约为4.50%。

基于零声子线泵浦的高效率Yb∶YAG薄片激光器

高功率激光器在工业应用领域的需求不断增长,提高光-光转化效率是降低其生产制造成本的关键途径。针对提高激光器光-光转化效率所面临的增益介质的热负荷问题,利用锁定波长的969 nm“零声子线”泵浦、自主研制的高性能Yb∶YAG薄片晶体和48冲程泵浦系统等,搭建了高效的连续Yb∶YAG薄片激光器系统,实现了最高输出功率373 W,光-光转化效率可达73.37%。其优异性能为后续开展千瓦级超快Yb∶YAG薄片激光器研究奠定了基础。

热等静压工艺对Yb:YAG复合激光晶体性能影响

由于施压不均匀、升温时温场分布不均匀等因素,键合晶体键合面上会产生气泡、孔洞、裂纹等缺陷。将热等静压技术与热键合技术结合,控制热等静压参数,可减少或消除键合晶体烧结后的内部缺陷。对键合晶体在不同温度、压强、恒温时间进行热等静压实验,并通过弯曲强度、维氏硬度、透过光谱和光学均匀性测试对热等静压后的元件进行表征。借助金相显微镜观察键合晶体内部孔隙消除与缺陷的闭合情况,通过分析颗粒间应力变化,研究了热等静压工艺缺陷减少或消除机理。实验结果表明,热等静压后键合晶体元件键合面上的气泡与缺陷大幅度降低,弯曲强度较热等静压前提升185.29%,维氏硬度提升16.14%,透过率和光学均匀性明显提高。

宽温区Yb∶YAG板条激光模块热畸变仿真研究

本文对不同冷却温度下的Yb:YAG晶体板条激光模块高功率运转时的温度场、应力场及对应的热畸变进行了仿真分析研究。结果显示,随着冷却温度从300 K降低至77K,板条的温度梯度热应力与应变都明显降低。当冷却温度为77 K时,最大主应力为4.14 MPa,仅为常温时的15.6%,最大主应变为3.82×10^(-5),仅为常温时的6%。为了分析Yb:YAG晶体板条激光模块不同冷却温度下输出激光的光束质量,以确定其最佳运转温度,我们采用光线追迹的方法,对单程通过板条的1030 nm探测光进行仿真。可以看到,当冷却温度为77 K时,远场光斑能量更为集中,且探测光光程差的PV值为0.7941μm,仅为300 K时的59.6%。模拟结果表明低温运转有利于Yb:YAG晶体板条激光模块产生高功率高光束质量激光输出,这为高功率高光束质量Yb:YAG晶体板条激光的设计工作奠定了基础。

层状复合结构YAG/Yb∶YAG透明陶瓷的制备与性能研究

以高纯商业氧化物粉体为原料,通过干压成型结合冷等静压成型得到满足设计的层状复合结构陶瓷素坯,然后采用真空预烧(1750℃,30 h)结合热等静压烧结(1750℃,3 h,200 MPa,Ar气氛)成功制备了高光学质量的双层和三层复合结构YAG/10%Yb∶YAG(原子数分数)透明陶瓷。研究了复合结构透明陶瓷的光学透过率、显微结构和元素分布等。结果显示,双层和三层复合结构YAG/Yb∶YAG透明陶瓷(4 mm厚度)在1100 nm处的直线透过率分别为83.6%和84.1%。YAG与Yb∶YAG陶瓷区域均具有致密的显微结构,平均晶粒尺寸分别为29.0和34.5μm。中心切面的元素面扫描与线扫描分析显示,YAG与Yb∶YAG陶瓷区域的界线平直,Yb元素基本只存在于Yb∶YAG陶瓷区域,表明层状复合结构透明陶瓷的实际结构与初始设计一致。

LD端泵Yb∶YAG复合晶体热容激光器的热效应

为了解决激光二极管(Laser Diode,LD)端面泵浦的热容激光器在泵浦阶段会在晶体内部产生大量废热的问题,由LD端面泵浦激光晶体的工作特点,建立了泵浦阶段无冷却、端面与空气热交换的Yb∶YAG复合晶体热模型。基于热传导理论,使用有限元方法对Yb∶YAG复合晶体的温度场、应力场及热形变场进行了计算,定量分析了键合长度与键合方式对温度场及热形变场的影响。研究结果表明:若以泵浦功率为50 W、泵浦光高斯半径为300μm的激光二极管对晶体尺寸为3 mm×3 mm×4 mm、键合长度为1 mm、键合方式为单端键合,且掺杂浓度为5.0 at.%的Yb∶YAG复合晶体端面进行泵浦,且工作时长为2 s,晶体内部场的最高温升为248℃、最大热形变量为5.9515μm、最大应力为3.70395×10^(9)N/m^(2)。研究结果对激光二极管端面泵浦的Yb∶YAG热容激光器的设计提供了理论依据。

ER:YAG激光辅助治疗牙周炎牙周指数变化与DFS评分的关系研究

目的:探析牙周炎患者采用ER:YAG激光辅助治疗后牙周指数的变化与牙科畏惧量表(DFS)评分的关联性。方法:纳入2021年10月至2023年10月收治的牙周炎患者30例,所有患者接受ER:YAG激光辅助治疗,并采用Pearson相关性和线性回归分析DFS评分与牙周指数变化的关系。结果:治疗后附着丧失(AL)、牙周袋深度(PD)、牙槽骨吸收指标均明显下降,差异有统计学意义(P<0.05);Pearson相关性显示:DFS评分与AL、PD、牙槽骨吸收变化呈负相关,差异有统计学意义(r=-0.401、-0.415、-0.426,P<0.05);线性回归显示:DFS评分是AL、PD和骨吸收变化的影响因素(P<0.05)。结论:DFS评分与牙周炎患者采用ER:YAG激光辅助治疗后牙周指数变化存在一定的关联,其分值越高AL、PD、牙槽骨吸收变化幅度越小。

激光二极管端泵Yb:YAG晶体的温度场及应力场

为了解决激光二极管端面泵浦Yb:YAG晶体引起的热效应问题,通过对晶体工作特点的分析,建立了周边冷却恒温、端面与空气存在热交换的有限元热模型。利用泊松方程,对Yb:YAG晶体的温度场、热应力场、热形变场和热透镜焦距进行了数值计算,并定量分析了激光二极管泵浦光的高斯阶次、光斑半径和泵浦功率对激光晶体温度场的影响。研究结果表明:若激光二极管泵浦功率为50 W,耦合到泵浦面的光斑半径为400μm时,晶体尺寸为3 mm×3 mm×4 mm、掺杂浓度为5.0 at.%的Yb:YAG晶体端面的最高温升为59.2 K,最大热形变量为0.64567μm,晶体内稳定时最大应力为2.380×108 N/m^(2),热透镜焦距为19.99 mm,该条件下激光器可正常运行。研究结果为全固态Yb:YAG激光器的设计提供了理论依据。

中药冷溻联合1064 nm Q开关Nd∶YAG激光及透明质酸治疗玫瑰痤疮

目的:探究中药冷溻联合1064 nm Q开关Nd∶YAG激光及外涂透明质酸治疗玫瑰痤疮的临床效果。方法:选取2021年6月-2023年6月笔者医院收治的玫瑰痤疮患者129例,按随机数表法分为对照组(1064 nmQ开关Nd∶YAG激光及外涂透明质酸治疗)65例和治疗组(中药冷溻+1064 nm Q开关Nd∶YAG激光及外涂透明质酸治疗)64例,比较两组临床疗效、中医症状积分、持续性红斑评估量表(CEA)、丘疹脓疱评估量表(IGA)、皮肤病生活质量指数评分(DLQI)、皮肤屏障指标[经表皮水分流失率、角质层含水量、皮脂含量、pH值、乳酸刺激实验阳性率]、血清炎症指标[γ干扰素(IFN-γ)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素6(IL-6)、白介素17(IL-17)]和不良反应。结果:最终纳入对照组和治疗组各62例,共124例;治疗组总有效率为93.55%,高于对照组的80.65%(P<0.05);治疗12周后,治疗组各项中医症状积分低于对照组(P<0.05);治疗8、12周时,治疗组CEA、IGA、DLQI评分低于对照组(P<0.05);治疗8、12周时,治疗组经表皮水分流失率低于对照组(P<0.05),角质层含水量、皮脂含量、乳酸刺激实验阳性率高于对照组(P<0.05),治疗12周时,治疗组pH值低于对照组(P<0.05);治疗8、12周时,治疗组血清IFN-γ、TNF-α、IL-6、IL-17低于对照组(P<0.05);两组治疗期间均未发生不良反应。结论:中药冷溻联合1064 nm Q开关Nd∶YAG激光及外涂透明质酸治疗玫瑰痤疮的临床疗效较好,能显著改善患者症状和皮肤屏障功能,减轻炎症反应。

Er:YAG激光对瓷贴面粘接性能影响的研究进展

瓷贴面因其美观微创等优点成为近年来牙齿美容修复的首要选择,深受广大医患的青睐。瓷贴面突出的美学性能与良好的粘接界面密不可分,粘接前贴面的表面处理成为影响粘接的重要因素。瓷贴面的常规处理方法包括氢氟酸酸蚀、喷砂、硅烷化及硅涂层处理等。然而随着以上常规处理方法的缺陷逐渐显现,激光逐渐走入国内外诸多学者的研究视线,其在瓷贴面粘接方面的有效作用已得到充分的研究与肯定。适宜能量参数的Er:YAG激光可在不破坏贴面表面微观结构的同时有效粗化瓷贴面粘接表面,更有利于与树脂水门汀之间形成良好的粘接界面。本文就瓷贴面的分类、常规处理方法、Er:YAG激光对瓷贴面粘接界面的影响及Er:YAG激光在粘接应用中的能量参数设置作一综述,并展望今后的发展前景。

Nd:YAG激光和Er:YAG激光治疗牙本质敏感的临床对比研究

目的探讨Nd:YAG激光和Er:YAG激光治疗牙本质敏感(Dentin Hypersensitivity,DH)的效果。方法收治佛山市第一人民医院2021年3月至2022年12月期间就诊的牙本质敏感93例患者共259颗牙,患者均在受到冷、酸、甜及刷牙等刺激后存在酸痛感,诊断为DH。随机分为3组,分别给予常规脱敏剂治疗组(31例患者,86颗患牙)、Nd:YAG激光治疗组(31例患者,90颗患牙)、Er:YAG激光治疗组(31例患者,83颗患牙)3种方法,其中激光组尝试改变激光照射参数及时间,寻求最好的治疗参数。对比3种脱敏方法的即刻效果、1周效果、1个月效果及3个月效果。结果治疗前3组对冷空气及机械刺激反应的VAS评分无明显差异(P>0.05);治疗后各个时间段Nd:YAG激光组和Er:YAG激光组对冷空气刺激反应均明显轻于对照组(P<0.05)。治疗后各个时间段Nd:YAG激光组和Er:YAG激光组对机械刺激反应均明显轻于对照组(P<0.05)。3组经治疗后均获得一定疗效,Nd:YAG激光组和Er:YAG激光组的效果好于常规组,但差异无统计学意义(P>0.05)。结论Nd:YAG激光、Er:YAG激光治疗DH与常规脱敏方法相比,明显降低患者的冷空气和机械刺激反应,在一定程度上提升了治疗效果。

Yb∶YAG晶体的晶胞参量及Yb^(3+)分凝系数的研究

应用提拉法生长出不同Yb3+ 浓度的Yb3xY3( 1-x) Al5O12 晶体 Yb3+ 离子的分凝系数 1是 1 .0 8±0 .0 1 ,与Yb3+ 离子掺杂浓度无关 研究了Yb3xY3( 1-x) Al5O12 晶体的晶胞参量 ,推导出联系晶胞参量、密度与Yb3+

Yb∶YAG晶体的荧光特性研究

测量了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体氧化和还原气氛退火前后的色心吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命 研究了色心对Yb∶YAG晶体的荧光强度和荧光寿命的影响 结果表明 ,只有当Yb的掺杂浓度大于 10at.%时 。

温梯法生长大尺寸Yb∶YAG晶体

应用温梯法生长出直径为 76mm的Yb∶YAG晶体。运用ICP AES测定了Yb3 + 离子在Yb∶YAG晶体中的分凝系数约为 1.1。室温下 ,测定了晶体在 190～ 12 0 0nm之间的吸收光谱 ,发现了吸收峰中未知的色心吸收 ,色心的形成机制有待于进一步研究。

激光二极管端面泵浦Yb∶YAG薄片激光器的热效应

通过激光二极管端面泵浦Yb∶YAG薄片工作特点分析,建立了符合实际情况的热模型.热模型考虑了介质薄片具有端面绝热、周边恒温冷却、后端面镀膜达到充分利用泵浦光能量等特点.分析并建构了Poisson方程新的求解方法,得出了Yb∶YAG薄片内部温度场以及泵浦端面热形变场的一般解析表达式.理论研究结果表明:若激光二极管泵浦功率为20W、耦合到薄片泵浦面的泵浦光高斯半径为250μm时,长度3mm、半径1.5mm的5.0at.%Yd:YAG薄片泵浦端面的最高温升为44.5℃,最大热形变量为0.83μm.

Yb∶YAG晶体的生长缺陷及位错走向

用同步辐射透射白光形貌相和应力双折射法研究了沿 111 方向生长的Yb∶YAG晶体的生长缺陷、晶体中的位错起源和走向。Yb∶YAG晶体中的生长缺陷主要有 :生长条纹、核心和位错等。晶体中的位错主要起源于籽晶、杂质粒子以及生长初期的晶种和固液界面处位错成核。位错的走向垂直于生长界面 ,符合能量最低原理。采用凸界面生长工艺可以有效的消除晶体中的位错。

Yb∶YAG晶体的生长与激光性能

采用中频感应提拉法生长出了掺杂浓度的原子分数高达２０％的Ｙｂ∶ＹＡＧ晶体，探索了合适的晶体生长、退火工艺参数；研究了晶体中的杂质离子和色心；选用ＩｎＧａＡｓ半导体激光泵浦，通过激光腔的设计，研究了晶体的激光性能，获得了１０３０ｎｍ波长３００ｍＷ的脉冲激光输出，斜率效率为３０％。

二极管泵浦Yb:YAG Thin Disk激光器光束质量及V型腔腔内倍频的研究

Thin Disk激光器由于其独特的设计可以同时获得高转换效率和光束质量。对Yb:YAG Thin Disk激光器中泵浦光斑与腔模的耦合对光束质量的影响作了分析,并在普通直腔和V型腔的实验中分别获得M^2=1.15,13.69W和M^2=1.12,13.85W的1030nm激光输出,还在V型腔中进行了腔内倍频的实验研究。

Cr,Yb:YAG晶体的光谱性质

采用提拉法生长了原子分数为10％的Yb和不同掺杂浓度Cr的Cr,Yb:YAG激光晶体.测试了室温下晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命.随着晶体中Cr离子掺杂浓度的增加,晶体在1.03μm处的吸收系数增大、荧光强度和荧光寿命下降,同时Yb3+→Cr4+能量转移效率增加、量子效率降低.确定了Cr,Yb:YAG晶体中Cr的最佳浓度值.

LD泵浦的Yb∶YAG激光器最新进展

简要介绍了Yb∶YAG晶体的激光特性 ,重点介绍了LD泵浦的Yb∶YAG激光器在几个国际著名的研究机构的最新进展 。