Nd^(3+):KGd(WO_4)_2激光晶体的研究

合成了一系列不同Nd3+ 浓度掺杂的Nd3+ :KGd(WO4 ) 2 粉末样品 ,进行了荧光光谱测试 ,初步确定了Nd3+ 的最佳掺杂浓度 ;测定了Nd3+ :KGd(WO4 ) 2 K2 WO4 生长体系的生长温度曲线 ,生长出尺寸达 50mm的Nd3+ :KGd(WO4 ) 2 优质激光晶体 ,切割出尺寸为 5mm× 5mm× 6mm的优质激光器件 ,采用钛宝石模拟LD泵浦 ,在 1.0 6 μm处得到 2 6 0mW的激光输出 ,斜率效率达到 6 6 % ;在 1.0 3μm处得到 135mW激光输出 ,斜率效率达到 34.3%。

Bi^(3+)或Sm^(3+)掺杂对NaGd(WO_4)_2∶Eu^(3+)荧光粉结构和发光性质的影响

采用水热法制备了白光LED用NaGd_(0.95-x)(WO_4)_2∶0.05Eu^(3+),x Bi^(3+)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)和NaGd_(0.95-y)(WO_4)_2∶0.05Eu^(3+),y Sm^(3+)(y=0,0.01,0.02,0.03,0.04)系列红色荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜及荧光分光光度计等表征手段分析了样品的物相结构、颗粒形貌以及发光性质。结果表明:少量离子掺杂对NaGd(WO_4)_2的晶体结构影响较小,样品均为四方晶系、白钨矿结构的纯相;颗粒形貌呈四方盘状,且粒度均匀,分散性良好,Bi^(3+)或Sm^(3+)的引入使颗粒尺寸由原来的4μm分别增加至5μm和6μm。该系列荧光粉均可被近紫外光(394 nm)有效激发,其最强发射峰位于614 nm处,归属于Eu^(3+)的5D0→7F2电偶极跃迁。掺杂适量的Bi^(3+)或Sm^(3+)可有效提高NaGd_(0.95)(WO_4)_2∶0.05Eu^(3+)荧光粉的发光强度和红光的色纯度,其中Sm^(3+)的引入对其影响更为明显。

熔盐提拉法生长的Nd^(3+):KGd(WO_4)_2单晶的性能研究

采用熔盐提拉法生长出φ20min×35mm的优质Nd^(3+):KGd(WO_4)_2晶体,对晶体三个轴向的光谱进行了测试研究,结果表明a轴向的吸收和荧光谱峰最强,最适合于进行激光实验研究.采用脉冲氙灯泵浦φ3.5mm×26mm的激光器件,在1.067μm处得到125.5mJ的激光输出.在同等条件下对YAG:Nd激光晶体进行了激光实验研究,并对两种结果进行了比较,结果表明:和YAG:Nd^(3+)晶体相比,KGW:Nd^(3+)晶体具有激光阈值低、效率高和输出光为偏振光等优点,因此在小型激光器的应用方面具有明显的优势.

Yb^(3+):KGd(WO_4)_2材料的频率上转换发光

采用固相合成法 ,在 10 0 0℃烧结合成了一系列掺有Yb3+ 摩尔分数分别为x =0 0 3,0 0 8,0 10 ,0 12 ,0 15 ,0 18,0 2 0 ,0 2 5 ,0 2 8的KYbxGd( 1 -x) (WO4 ) 2 粉末样品。采用 980nm波长的LD泵浦源和RF 5 4 0荧光光谱仪 ,对这一系列掺有不同Yb3+ 摩尔分数的KYbxGd( 1 -x) (WO4 ) 2 粉末样品进行了荧光光谱的测定研究。结果表明 ,在 10 2 0nm处得到一个较弱的荧光峰 ,而在 4 76nm处得到很强的蓝色发光谱带。同时测定了蓝色发光强度与样品掺杂Yb3+ 摩尔分数的关系 ,随着Yb3+ 掺杂摩尔分数的增加 ,蓝色发光强度也随着迅速地增强 ,当Yb摩尔分数为 2 5 %时 ,荧光强度达到最大 ,然后 ,随着Yb掺杂摩尔分数的增加 ,蓝色发光强度也随着迅速地衰弱。当Yb掺杂摩尔分数为 8%～ 10 % ,10 2 0nm处的荧光强度达到最大。

NaY(WO_4)_2∶Sm^(3+)晶体的生长与上转换发光

用Czochralski法生长了高光学质量、大尺寸的NaY(WO4 ) 2 ∶Sm3 + 单晶。测量了晶体在室温下的吸收谱 ,对跃迁的能级进行了指认。在 94 6nm泵浦下测量了晶体的上转换荧光发射谱。研究了NYW晶体中Sm3 + 上转换发光的机制。

30W输出的Yb^(3+):KGd(WO_4)_2激光系统的理论设计

Yb^(3+):KGd(WO_4)_2晶体具有增益带宽大、掺杂浓度高等突出特点,是近年来引起广泛关注的可用于构建锁模飞秒和辐射平衡激光系统的激光介质。这里建立了基于准三能级系统的微观动力学理论模型,并将其应用于端面泵浦Yb^(3+):KGd(WO_4)_2种子源和激光放大系统的理论分析中。首先从速率方程出发,讨论了准三能级激光系统的种子源部分的物理特性,指出种子源部分存在着最佳的晶体长度和输出耦合镜反射率。由于Yb^(3+):KGd(WO_4)_2晶体材料的热传导率很低,研究中拟采用主控振荡功率放大结构以实现30 W量级的激光输出,并在此基础上探讨了主控振荡功率放大器部分的输出物理特性。研究结果对将来构建实用化的Yb^(3+):KGd(WO_4)_2激光系统有着重要的理论指导意义。

Er^(3+)/Yb^(3+):KG(WO_4)_2的熔盐提拉法生长及光谱性能

采用熔盐提拉法生长了尺寸达30mm×25mm×15mm的Er3+/Yb3+:KGd(WO4)2透明晶体,从中切出5mm×5mm×3mm大小的激光器件,在室温下测试了吸收光谱,可以观察到晶体存在366,380,489,522,651,811,980nm等吸收峰,并对之进行了能级归属。同时在980nm激光激发下测试了荧光光谱,可以发现在1024,1535nm处存在较宽的强发射峰,其半高宽分别为60和36nm。研究结果表明,Er3+/Yb3+:KG(WO4)2适合于InGaAsLD(980nm)泵浦,有可能产生1024nm波段及人眼安全的1535nm波段的可调谐激光。

红色荧光粉KGd(WO_4)_2:Sm^(3+)的制备及发光性能

采用高温固相法合成KGd(WO4)2:Sm3+荧光粉,样品在近紫外区404nm光激发下发射出Sm3+的特征光谱.通过X射线粉末衍射、荧光光谱等对其进行了表征,并分析了其发光特性,结果表明:在KGd(WO4)2:Sm3+中Sm3+离子最佳的掺杂量为5%(摩尔分数);烧结温度为1 000℃、助熔剂H3BO3的浓度为2%(摩尔分数)时,样品的发光强度最强.

不同偏振状态下Yb^3＋∶KGd(WO_4)_2晶体的无热透镜方向分析

利用Yb^(3+)∶KGd(WO_4)_2晶体的热膨胀系数各向异性和折射率温度梯度为负值的特点,就可能找到被光抽运时热透镜效应为零的特定方向,此方向即为"无热透镜方向"。鉴于前人的理论计算中存在着一些缺陷,利用最小二乘法和二阶张量旋转法,精确计算了Yb^(3+)∶KGd(WO_4)_2晶体的热膨胀张量以及在不同偏振状态下的无热透镜方向:m偏振时,在p-g平面内与p轴成±46.3°的方向;p偏振时,在m-g平面内与m轴顺时针成24.9°以及与m轴逆时针成81.2°的方向;g偏振时不存在无热透镜方向。将之与前人的计算结果进行了比较,指出了其理论模型中存在的缺陷。计算了p偏振时在m-g平面内与m轴顺时针成17°的方向上传播以及m偏振时b方向传播的单位光程变化值,并与前人已发表的理论与实验结果做了对比分析,证实了所建理论体系的有效性。

不同参数条件下端面抽运Yb^(3+):KGd(WO_4)_2激光系统的优化

Yb^(3+)…KGd(WO4)2激光器是近年来得到广泛关注的新型固体激光光源,具有吸收和发射截面大、荧光谱线宽、激光阈值低等突出特点。对此三能级激光系统进行微观动力学理论分析,在探讨了不同的晶体切割方向、抽运光偏振方向和激光偏振方向的吸收和发射特性的基础上研究了Yb^(3+)…KGd(WO_4)_2激光器输出特性随晶体长度和输出耦合镜反射率的变化规律,得到了Yb^(3+)…KGd(WO_4)_2激光器的最佳构成条件,即:晶体切割方向平行于g轴,抽运光偏振方向平行于m轴,激光偏振方向平行于p轴。

白光LED用钨酸盐基红色荧光粉的制备及表征

采用高温固相法合成Eu^(3+)掺杂的KGd (WO_4)_2系列红色发光材料. x射线衍射表明,1000℃高温焙烧下的KGd (WO_4)_2荧光粉为纯相晶体结构.样品可被近紫外光394 nm和蓝光465 nm有效吸收,发射出Eu^(3+)的特征光谱.研究了Eu^(3+)的掺杂量、保温时间及不同助熔剂对样品发光性能的影响,结果表明:KGd(WO_4)_2:Eu^(3+)是一种很有应用前景的白光LED用荧光材料.

三维发光体成像问题研究

采用几何光学对三维发光体的透镜成像问题进行了研究。考虑到成像光锥的贡献，在近轴近似下，得到了用发光体的辐射强度表示像平面上照度分布的积分表达式，由此得到下列结果：１）沿光路上每一垂直于光路的平面上能量贡献是一样的。２）由于光路积分，探测器测到的光强涨落的幅度小于实际的涨落幅度，但在一定的条件下，发光体的涨落图像可重现。