Yb^(3+)/Nd^(3+)掺杂对Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶Cr^(3+)发光性能的影响

近红外荧光粉由于其独特的物理特性和广阔的应用前景吸引了人们极大的研究兴趣。本文通过高温固相反应法合成Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+)近红外荧光粉,使用460 nm蓝光激发样品的发射波长位于833 nm,半峰宽为117 nm。随后引入稀土离子合成Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),Yb^(3+)和Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),Nd^(3+)近红外荧光粉。相比Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),460 nm蓝光激发的Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),Yb^(3+)同时出现Cr^(3+)和Yb^(3+)特征发射峰,经过光谱分析和荧光寿命变化证明Cr^(3+)-Yb^(3+)存在能量传递通道,最高使Cr^(3+)-Yb^(3+)能量传递效率达80.2%,得益于Yb^(3+)卓越的热稳定性促使整体荧光光谱热稳定性提高约3.7倍。设计合成的Sr_(9)Ga(PO_(4))_7∶0.8Cr^(3+),Nd^(3+)样品调制出833,876,1 060 nm的多峰发射,显著拓宽了近红外光谱范围。最终,讨论了荧光粉在温度传感和无损检测领域的应用,证明该系列荧光粉具有广阔的应用前景。

Cr^(4+),Nd^(3+)共掺的钆镓石榴石(Cr,Nd∶GGG)的光谱性能与光谱参数的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr4+,Nd3+∶GGG)晶体,研究了室温下的吸收光谱和荧光光谱性质,以及晶体中Cr离子浓度对Nd离子光谱性质的影响。应用Judd ofelt理论计算了强度参数Ωt(t=2,4,6),自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。应用McCumber理论计算了4F3/2→4I11/2能级跃迁的受激发射截面。结果表明:Cr3+在300～900nm之间较强地增加了吸收截面,尤其是伴随Cr3+→Nd3+有效的能量转移。Cr4+在1.06μm附近的吸收减弱了Nd离子的发射截面。

稳定的高重频Cr^(4+)∶Nd^(3+)∶YAG自调Q激光器

在平平腔的Cr4+∶Nd3+∶YAG激光器中,采用内置f=70mm双凸透镜形成等效腔和用1mm小孔光阑进行横模限制的方法,获得了高重频、高光光转换效率、稳定的激光脉冲序列。在泵浦功率17. 2W时,获得了平均功率4. 7W,其光光转换效率达到了27. 3%。此时的重复频率及其标准方差为42±1kHz,脉宽及其标准方差为9. 57±0. 187ns,示波器采集的光脉冲值幅度及其标准方差为471±36μW。对应的峰值功率和单脉冲能量分别达到了13kW和115μJ。据我们了解,这是迄今为止LD端面泵浦的自调Q激光器获得的重复频率最高且稳定的实验结果。

LD泵浦Nd^3＋,Cr^4＋：YAG自调Q锁模激光器研究

LD泵浦调Q和锁模激光由于其具有高效和紧凑的特点引起了人们的广泛关注．Cr^4+：YAG晶体具有良好的导热和机械加工性质，成为最常用的可饱和吸收体之一．Cr^4+离子从第一激发态到基态的弛豫时间为微秒量级，从第二激发态到第一激发态的弛豫时间为准纳秒量级．利用Cr^4+离子的激发态吸收，可以实现调Q锁模脉冲．我们采用Nd^3+。

激光二极管抽运Cr^4＋：Nd^3＋：YAG自锁模自调Q激光器

采用光纤耦合半导体激光抽运,实现了Cr^(4+):Nd^(3+):YAG自锁模白调Q激光器1.06μm激光输出。当抽运功率超过阈值2.83 W时,激光器便运转在调Q锁模状态,其锁模调制深度达到80%以上。当抽运功率最大为5.72 W时,平均输出功率为233 mW,相应调Q包络的单脉冲能量为16.5μJ,调Q包络的脉冲宽度大约为120 ns。调Q包络中锁模脉冲之间的间隔为2.8 ns,这与光子在谐振腔内的往返时间相一致,对应的重复率为357 MHz,锁模脉冲宽度估计为560 ps。利用双曲正割函数,考虑腔内光子数密度的空间高斯分布、增益介质的受激辐射寿命和饱和吸收体的激发态寿命对激光特性的影响,建立了描述Cr^(4+):Nd^(3+):YAG晶体自调Q自锁模动力学过程的速率方程组。数值求解该方程组,与实验结果符合较好。

激光二极管端面连续抽运的Cr^(4+)∶Nd^(3+)∶YAG微片激光器输出特性研究

报道了腔长为 1.1mm的激光二极管端面抽运的Cr4 +∶Nd3 +∶YAG自调Q微片激光器 ,连续抽运下获得了平均功率为 5～ 18mW、重复频率为 1～ 10kHz的稳定的调Q激光脉冲输出序列。并且对微片激光器的调Q输出激光的单脉冲特性参量、重复频率以及抽运阈值功率等进行了理论研究 ,计算结果和实验结果比较吻合。

宽带近红外荧光粉LaMgGa11O19:Cr^(3+),Nd^(3+)的发光特性与LED器件应用

具有体积小、响应快等特点的荧光转换型宽带近红外LED(NIR pc-LED)光源在食品成分分析、生物制药、癌症早期诊断、健康管理、NIR光谱技术等领域具有重要的应用价值。作为NIR pc-LED的核心组件,NIR荧光粉直接决定了这类光源的光学性能,因此开发新型高效的NIR荧光粉对于推进NIR光谱技术的普及具有重要意义。本文通过过渡族金属离子Cr^(3+)到稀土离子Nd^(3+)的能量传递设计了一种可被蓝光LED高效激发的宽带NIR荧光粉LaMgGa11O19:Cr^(3+),Nd^(3+),其发射光谱范围覆盖650~1100 nm。此外,得益于Cr^(3+)→Nd^(3+)的高效能量传递和Nd^(3+)4F3/2能级优异的发光热稳定性,该荧光粉具有优异的发光热稳定性,其发光强度在150℃时仍能维持室温的92%。最后,将LaMgGa11O19:Cr^(3+),Nd^(3+)荧光粉与蓝光LED芯片结合,所制备的NIR pc-LED原型器件,在350 mA驱动电流下,NIR输出功率高达120 mW。以上结果表明,LaMgGa11O19:Cr^(3+),Nd^(3+)荧光粉有潜力应用于NIR pc-LED器件。

铬、钕双掺钆镓石榴石(Cr^(4+),Nd^(3+))∶Gd_3Ga_5O_(12)激光晶体光学性能的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr4+,Nd3+∶GGG)自调Q激光晶体。报道了室温下的吸收光谱和荧光光谱特性。分析了Cr离子浓度对光谱性质的影响。比较了Cr4+∶GGG,Nd3+∶GGG和(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体吸收光谱的关系。测量了(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体和Nd3+∶GGG晶体的荧光寿命,它们分别是33μs和250μs。实验表明,(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态化。

激光二极管抽运的被动调Q Nd^(3+):YAG微晶片激光器及其稳定性

从理论和实验两个方面研究了连续激光二极管抽运的Cr^(4+):YAG被动调QNd^(3+):YAG微晶片激光器。考虑Cr^(4+):YAG饱和吸收体激发态吸收,推导了连续抽运的被动调Q微晶片激光器的速率方程,分析了微晶片参量对调Q脉冲半峰全宽和峰值功率的影响;提出了实现稳定脉冲输出的微晶片激光器设计原则。在饱和吸收体初始透过率较低(T_0≈40％)的情况下,获得了脉冲峰值功率不稳定性小于±0.7％、脉冲宽度不稳定性小于±1.0％、峰值功率高达千瓦量级的高重复频率激光输出。

高频率微片自调Q激光器的研究

利用自行设计的频率可调(10Hz～250kHz)的信号源,驱动激光二极管(LD),然后再利用LD对Cr4+,Nd3+∶YAG微片晶体进行脉冲抽运,获得了频率10Hz～40kHz,最窄脉宽到40ns的稳定的调Q激光脉冲输出序列。对输出激光脉冲与调制信号脉冲的占空比关系进行了比较和分析,取得了良好的效果。

Cr^(4+):YAG作饱和吸收体的被动Q开关复合单晶光纤激光器

采用激光加热基座法(LHPG)将Cr4+:YAG单晶光纤和Nd3+:YAG单晶光纤生长为一体化复合单晶光纤。进一步实验研究该单晶光纤的一些性质,表明它满足全固化被动调Q激光器的要求。已实现了脉宽10ns、最大平均输出功率达30mW、重复频率为16kHz的调Q激光。