Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体的光谱分析及中红外发射增强

采用非化学计量配比的提拉法成功生长出Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体、Er^(3+)/Yb^(3+):SrLaGaO_(4)和Er^(3+):SrLaGaO_(4)晶体并进行了详细的光谱分析,同时对纯的SrLaGaO_(4)晶体进行了热学性能分析。与Er^(3+):SrLaGaO_(4)晶体相比,Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体不仅展示了更好的吸收特性,而且还表现出较弱的近红外发射,以及优异的中红外发射;Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体中2.7μm铒激光下能级4I13/2的荧光寿命显著减少,而上能级4I11/2的寿命略微下降,成功抑制了自终止效应。此外,本工作还研究了Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体中Yb^(3+)的敏化作用和Pr^(3+)离子的去激活作用以及能量传递机制。总之,引入Yb^(3+)和Pr^(3+)有利于在Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体中实现增强的2.7μm发射,这使其成为中红外激光有前途的候选材料。

LD脉冲泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体百kHz激光器

目前1.5μm激光二极管(Laser Diode,LD)泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更高重频的激光输出。报道了一种通过LD脉冲端面泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体的百kHz人眼安全激光器。通过实验优化增益介质掺杂浓度和长度、泵浦光斑尺寸和调Q晶体初始透过率等实验参数,同时适当缩短脉宽,优化泵浦占空比,提高了输出重频的稳定性。最终获得了重频为100 kHz、单脉冲能量0.7μJ、脉冲宽度240 ns、光束质量M^(2)=1.61的1537 nm脉冲激光输出。实现了输出脉冲频率与泵浦的一致,保证了输出重频的稳定性,有效解决了输出重频具有随机性、不稳定、不可控等问题。

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。

LD泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体kHz微型激光器

目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配,实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M^(2)=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M^(2)=1.51的激光输出。结果表明,Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体是实现高重频1.5μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。

紫外激光激发下Er^(3+)∶YAG晶体的荧光谱

利用时间分辨激光诱导荧光光谱技术,用262 nm和276 nm紫外激光对原子数分数为x(Er3+)=10.5%和x(Er3+)=8.4%两种情况下Er3+∶YAG晶体的4D5/2和2H9/2能级分别共振激发,记录了每种情况下的荧光发射谱,对其中所有荧光谱峰对应的能级跃迁做了详细标定.用Judd-O felt理论计算其辐射跃迁几率,发现实验荧光强度比和理论辐射跃迁几率比基本一致.

Er^(3+):YAG晶体Er^(3+)离子的浓度对电磁感应光透明的影响

在一个三能级模型中展示了Er3+：YAG晶体中的Er3+浓度对电磁感应光透明（EIT）的影响．没有耦合场时，Er3+离子浓度在15％左右时吸收达到最大；存在共振耦合场时，Er3+离子浓度在3％左右时透射有一个最优值．

高浓度掺Er^(3+)铌酸锂晶体的光谱参数计算

用提拉法成功地生长了6mol%的高浓度掺铒铌酸锂晶体。测量了晶体的两个非偏振方向(X和Z)以及两个偏振方向(π和δ)的吸收光谱。高浓度掺铒铌酸锂晶体的吸收系数高,有利于提高泵浦效率。根据所测的吸收光谱用Judd-Ofelt理论拟合出了Er3+离子的强度参数Ωλ。所得的均方差结果显示偏振拟合的误差要小于非偏振拟合。利用偏振吸收数据计算了各能级跃迁的自发辐射跃迁几率(AJJ′)、辐射寿命(τ)、荧光分支比(β)和积分发射截面(σp)等参数,对计算结果进行了讨论并与其他文献的报道结果进行了比较。

Er^(3+),Yb^(3+)∶YAl_3(BO_3)_4晶体的光谱性质研究

采用助熔剂法生长了Er3 + ,Yb3 + 共掺的YAl3 (BO3 ) 4 晶体 ,测量了晶体的室温吸收谱。由此吸收谱 ,根据Judd Ofelt理论计算了Er3 + 在Er3 + ,Yb3 + ∶YAl3 (BO3 ) 4 晶体中的强度参数、自发辐射几率、积分发射截面等参数。强度参数为Ω2 =2 .4 4× 10 -2 0 cm2 、Ω4=2 .0 0× 10 -2 0 cm2 、Ω6=6 .10× 10 -2 0 cm2 。研究了晶体的荧光特性 ,并在 976nm激光泵浦下得到了上转换绿色荧光。

YAG∶Cr^(3+)晶体精细光谱结构研究

采用不同的晶体畸变模型,利用CDM(completediagonalizationmethod)方法对YAG∶Cr3+晶体的EPR参量进行了系统研究·通过计算结果对晶格畸变模型进行了分析.结果表明,在三角对称下,对杂质离子电荷与中心离子电荷相等的情况,不适合用杂质离子沿C3轴位移的模型来研究晶体的局域结构,而且由于基态和第一激发态的零场分裂都对局域结构微变非常敏感,因此仅由基态零场分裂来确定晶格局域结构是不可靠的·同时结果表明,Cr3+离子进入YAG晶体后,产生了Δθ=1.88°的三角畸变·从而成功统一地解释了YAG∶Cr3+晶体的EPR参量和精细光谱结构·

关于Nd∶YAG晶体R_2→Y_3跃迁有效受激发射截面的讨论

文中对W.Koechner先生所著的《Solid-StateLaserEngineering》一书中关于Nd∶YAG晶体R2→Y3跃迁有效受激发射截面的描述进行讨论。

Er^(3+):NaY(W_(0.9)Mo_(0.1)O_4)_2晶体的生长及光谱性能

采用提拉法(CZ法),生长出质量良好的Er3+:NaY(W0.9Mo0.1O4)2晶体。通过X射线粉末衍射,红外光谱分析,并与NaY(WO4)2相比较,得到Er3+:NaY(W0.9Mo0.1O4)2晶体的结构与NYW类似,仍为四方晶系的白钨矿结构,I4(1)/a空间群。测定了晶体的实际组成,得到晶体中各元素均按理论值进行掺杂,计算了掺杂离子的分凝系数约为1.15。在光谱性质上,测试了晶体的吸收光谱,及晶体在50~1000 cm-1波数范围内的拉曼光谱,并计算了各吸收峰的半峰宽及吸收系数A。

Cs_3Lu_2Br_9晶体中Er^(3+)的配位场能级计算

在C3v点群对称场中,运用双层点电荷配位场(DSCPCF)模型和点电荷(PCF)模型计算了Cs3 Lu2 Br9晶体中Er3+ 的配位场微扰能级,对55个配位场能级计算的均方根偏差分别是19 68 cm-1和26 37 cm-1,说明双层点电荷模型能更好地拟合实验能级。

Er^(3+):Y_(0.5)Gd_(0.5)VO_4晶体中Er^(3+)离子的光谱特性

用提拉法(CZ法)生长出大尺寸、光学质量好的Er3+:Y0.5Gd0.5VO4单晶.在室温下,测量Er3+:Y0.5Gd0.5VO4晶体的吸收光谱、荧光光谱以及上转换荧光;利用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在Y0.5Gd0.5VO4晶体中的振子强度P JJ′、自发辐射跃迁几率AJJ′和激发态荧光寿命τJ等光谱参数,在此基础上得出了Er3+:Y0.5Gd0.5VO4晶体的光学特性.

掺Er^(3+)离子Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体光谱性能的研究

研究了提拉法生长的掺Er^(3=)的Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体的吸收光谱和荧光光谱。应用J-O理论分析并计算了光谱参数,得到唯象参数Ω_2、Ω_4和Ω_6分别为11.90×10^(-20)cm^2、3.44×10^(-20)cm^2和1.92×10^(-20)cm^2。在Er^(3+)∶Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体中,Er^(3+)在1533 nm波长的发射截面为1.00×10^(-20)cm^2,~4I_(13/2)→I_(15/2)能级跃迁的荧光寿命和辐射寿命分别为0.58 ms和4.10 ms,良好的光谱性能表明Er^(3+)∶Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体可能成为潜在的1.55μm波段的一种激光材料。

Er^(3+):Y_(0.5)Gd_(0.5)VO_4晶体光谱性质研究

测量了1.62at%-Er3+∶Y0.5Gd0.5VO4晶体的吸收光谱和荧光发射谱,光谱显示该晶体在382、525、1536nm有很强的偏振光吸收峰,且π偏振光(E∥C)吸收远强于σ偏振光(E⊥C)吸收;通过计算可得,吸收截面分别为2.95013×10-20cm2、2.57757×10-20cm2和1.15504×10-20cm2;其荧光发射(4I15/2→4I11/2跃迁)峰值波长在1524nm,半高宽度为72nm;41I5/2→4I11/2跃迁的荧光寿命为3.1ms.光谱特性表明Er3+∶Y0.5Gd0.5VO4晶体是潜在的高效率激光晶体材料.

Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体的生长和光谱性质

用液相法合成GdVO4和YVO4多晶原料，提拉法生长出具有高光学质量的Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4混晶。用ICP法分析了晶体中Er^3＋离子的浓度。用x射线粉末衍射法对晶体的晶胞参数进行了测量，分别测量了1．62％（原子分数）Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体的偏振吸收光谱、荧光发射光谱和荧光寿命谱；光谱显示该晶体在382，454，525，656，804，985，1536nm有很强的偏振光吸收峰，且π偏振光（E∥C）吸收远强于σ偏振光（E⊥C）吸收；同时通过偏振吸收光谱，计算了晶体吸收峰的半高宽度和吸收截面；与Er^3＋：YVO4，Er^3＋：GdVO4晶体吸收峰的半高宽度和吸收截面进行了比较。其荧光发射（^4I13/2-^4I15/2跃迁）峰值波长在1．5μm，荧光寿命为4．7ms；光谱特性表明Er^3＋：Y0.5Gd0.5VO4晶体是潜在的高效率激光晶体材料。

加入敏化离子C_r^（3＋）的RE：YAG晶体中能量转移

测量了Ｃｒ３＋和ＲＥ３＋（Ｔｍ３＋，Ｈｏ３＋，Ｎｄ３＋）共掺的ＹＡＧ晶体的吸收谱、荧光谱和Ｃｒ３＋的荧光衰减曲线．计算了Ｃｒ３＋向ＲＥ３＋能量转移的效率和速率．它是依Ｈｏ３＋、Ｎｄ３＋，Ｔｍ３＋递增的，提出比较能量转移效率大小的简便方法．

Er^(3+)∶Y_(0.5)Gd_(0.5)VO_4晶体生长和基本特性

Er3+∶Y0.5Gd0.5VO4晶体作为一种新的激光材料,可以用中频感应加热提拉法生长。X射线衍射分析表明,它的结构与Er3+∶GdVO4晶体结构相同,它的晶格常数介于GdVO4和YVO4晶格常数之间。用ICP光谱法测定晶体中Er3+离子分凝系数为1.06;采用稳态纵向热流法测出晶体c轴的热导率为7.2 W.m-1.k-1。

Er^(3+)/Yb^(3+):KY(WO_4)_2晶体光学性质研究

以Er3+/Yb3+:KY(WO4)2晶体为基质,研究了铒激光器,提出了采用有顶部籽晶提拉法生长KYW晶体的方法.实验表明,当掺入Yb3+离子作为敏化剂时,其能量转移约为53%,同时,由实验中的Er3+/Yb3+:KY(WO4)2晶体吸收和发射截面图可以看出,1610nm波长是一个好选择,可避开Er的吸收峰,达到提高输出效率的目的.最后分析了激光器调Q器件的选择,提出采用了U2+:CaF2或者Co2+:Al2O3可作为被动Q开关,为今后发展人眼安全激光器的研究打下了良好的基础.

Bi_(4)Ge_(3)O_(12) ∶ Er^(3+)晶体中的高阶混合效应对EPRg因子的影响

通过对角化364×364完全能量矩阵的理论方法,对掺杂在Bi_(4)Ge_(3)O_(12)晶体中的Er^(3+)的Stark能级和EPR参数进行了研究,同时,定量分析了高阶晶体场混合效应和J-J混合效应对EPR g因子的影响。研究结果表明:对Er^(3+)来说,最主要的J-J混合效应来源于多重态谱项2 K 15/2,其对EPR g因子的贡献约占2.5%,而最主要的高阶晶体场混合效应来源于第一激发多重态^(4)I_(13/2)和基态多重态^(4)I_(15/2)之间的晶体场混合,其对各向异性g因子中g⊥的贡献大致是g//的两倍(即g⊥约占0.21%,g//约占0.092%),其他更高阶的晶体场混合和J-J混合效应可以忽略不计。因此,对于Er^(3+)掺杂的络合物系统来说,只考虑基态多重态4 I 15/2对EPR g因子的贡献应该是一个很好的近似。