Yb∶YAB晶体的生长和激光性能研究

采用助熔剂法生长了不同配比的激光自倍频晶体Yb∶YAl3(BO3) 4(Yb∶YAB) ,在 10 %的Yb∶YAB晶体中 ,用输入功率为 1 4W ,波长为974nm的光纤耦合二极管激光器泵浦得到 160mW的高效连续绿光输出 ,能量转换效率为 11 3% ,光 光转换效率为 3 9%。并采用石英双折射滤波片测得其调谐波长范围为 5 13 0～ 5 45 8nm。增大泵浦能量 ,在 977nm处采用二极管泵浦测得其自倍频输出绿光能量为 1 1W ,总转换效率为 10 %。

Yb∶YAB晶体的生长及性质研究

本文首次报道了ＹｂｘＹ１－ｘＡｌ（ＢＯ３）４（简称Ｙｂ∶ＹＡＢ）晶体的生长及光学性质。根据测定的Ｙｂ∶ＹＡＢ晶体的折射率计算其一类位相匹配角θｍ（Ｉ）＝３４°１２′，与实验中测定的θｍ（Ｉ）＝３４°３８′符合的较好。在室温吸收谱９５６ｎｍ和９７５ｎｍ处存在两个吸收带，能与ＩｎＧａＡｓＬＤ有效耦合。１．０３μｍ和１．０４μｍ处各存在一荧光峰，１．０３μｍ处荧光寿命为１．３９７ｍｓ。

YAB晶体中Yb^(3+)到Er^(3+)的能量传递

1.55μm波段是光通讯的一个重要波段,而且对人眼安全,有高的大气透过率,因此可以广泛应用于通讯和遥感测距等领域。由于Er3+离子对商品化的InGaAs激光二极管的抽运波长不能有效吸收,因此一般通过在基质中共掺杂Yb3+和Er3+离子来获得1.55μm波段激光输出。采用助熔剂法生长了不同Yb3+和Er3+掺杂浓度的YAl3(BO3)4(YAB)晶体。运用速率方程模型研究了晶体中Yb3+到Er3+能量传递过程,得到了根据Yb3+离子的荧光寿命计算能量传递系数的简单计算公式。计算了不同掺杂离子浓度的YAB晶体中的能量传递系数等相关参数。结果表明,在YAB晶体中,Yb3+到Er3+能量传递非常有效,YAB晶体可以作为一种能获得1.55μm激光输出的良好介质材料。

Yb∶YAB晶体的生长及性质

研究了ＹｂｘＹ１－ｘＡｌ３（ＢＯ３）４（Ｙｂ∶ＹＡＢ）晶体的生长及光学性质，结果表明，以Ｋ２Ｍｏ３Ｏ１０作为助熔剂生长Ｙｂ∶ＹＡＢ晶体效果较好，根据测定的Ｙｂ∶ＹＡＢ折射率计算的一类位相匹配角为θｍ（Ⅰ）＝３４°１２′，与实验测定值θｍ（Ⅰ）＝３４°３８′吻合较好。该晶体室温吸收谱在９５６和９７５ｎｍ处存在两个吸收带，适于ＩｎＧａＡｓ泵浦；室温π偏振吸收比σ偏振吸收略强；１０３和１０４μｍ处各存在一荧光峰，１０３μｍ处荧光寿命为１３７９ｍｓ；

新型激光自倍频Yb:YAB晶体的性质研究

采用助熔剂法生长了不同配比的激光自倍频晶体Yb:YAl3(BO3)4(Yb:YAB).测量了晶体的室温吸收谱和荧光光谱,室温下仅存在一个吸收带,主吸收峰在976nm处,能与InGaAsLD有效耦合.在1.03μm处存在一个强荧光峰.测定了晶体的热膨胀系数,在平行与c轴方向的热膨胀系数较大,α2=9.4×10-6/K,约为a轴方向的3.5倍.在10％的Yb:YAB晶体中,以入射功率为11W,波长为977nm的光纤耦合二极管激光器泵浦得到4.3W的基频光波输出,斜效率为48％;在同样实验条件下得到了1.1w的自倍频绿光输出,总转换效率为10％.

Ho：YAB晶体的光谱参数

本文报道了Ｈｏ：ＹＡＢ晶体的生长，测定了其吸收光谱和折射率。根据Ｊｕｄｄ一Ｏｆｅｌｔ理论拟合了Ｈｏ３＋离子的强度参数Ωλ，计算了各能级跃迁的自发辐射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面等光谱参数，分析了Ｈｏ：ＹＡＢ晶体作为多功能激光材料的可能性。

LD泵浦的新型全固态Yb:YAB激光器光学特性的计算

对一种新型自倍频激光晶体Yb:YAB的能级结构和光谱特性作了分析,利用准三能级的耦合速率方程,得出了LD端面泵浦条件下激光输出的解析表达式。讨论了晶体温度,晶体的有效光学长度,以及输出镜的反射率等因素对激光输出强度和发光阈值的影响。从理论上对LD端面泵浦的新型全固态Yb:YAB激光器的光学特性进行了系统的计算和分析。

激光自倍频晶体研究和应用进展

激光自倍频晶体是一类同时具有激光和非线性效应的复合功能晶体。以激光自倍频晶体制作的全固态激光器具有体积小,调整方便,稳定性高等优点。自1970年代以来,以LiNbO3,YAl3(BO3)4倍频晶体为基质的激光自倍频晶体实现了自倍频激光运转。近年来,以RECa4O(BO3)3(RECOB)为基质的激光自倍频晶体受到重视和广泛研究。本文从对激光晶体、非线性光学晶体及激光自倍频晶体的基本要求出发,在综述激光自倍频晶体研究历史的基础上,讨论了激光自倍频晶体中的基波和倍频光,探讨了NYAB和Nd:GdCOB一类晶体中晶体长度,Nd3+浓度和效率之间的关系。理论估算表明,当浓度适当,晶体长度10mm时,这两类晶体的光–光转换效率可达30%以上。本文总结了NYAB系列晶体的研究历程及RECOB系列激光自倍频研究的思路及取得的成果。在最近10年中,利用山东大学生长的Yb:YAB晶体,获得1.1 W自倍频绿光,光光转换效率为10%;在RECOB体系中,比较了各种晶体的特点,选定Nd:GdCOB为主要研究对象,经过晶体掺钕浓度和长度关系,位相匹配方向、膜系及热工程等多方面研究,获得了1.36 W的545 nm绿光输出,光–光转换效率为17.1%;输出功率为1.03 W时,半小时功率波动不超过1%。这是目前为止,Nd3+离子激光自倍频晶体的最好结果。文章最后介绍了激光自倍频晶体的可能应用。通过理论和实验分析,认为到目前为止Nd:GdCOB是以Nd3+为激活离子最后的激光自倍频晶体,而在Yb3+为激活离子时,Yb:YAB晶体最佳。

大尺寸Yb:YAl_3(BO_3)_4晶体的生长及其自倍频激光性能研究

利用助熔剂法生长了高质量、大尺寸的Yb:YA l3(BO3)4晶体,讨论了晶体生长过程中各种工艺参数对晶体生长的影响;研究了晶体的自倍频绿光输出、自倍频黄光输出、锁模激光输出。

紫外低吸收YAl_3(BO_3)_4晶体生长

本文对用于紫外低吸收YAB晶体生长的助熔剂体系进行了筛选,测定了YAB-Li2B4O7-AlBO3体系的结晶关系。采用顶部籽晶熔盐法生长紫外低吸收YAl3(BO3)4晶体,测定了晶体的真空紫外透过截止波长,结果表明其真空紫外吸收边达到165 nm。

不同气氛下YAl_3(BO_3)_4晶体的生长和激光性能研究

分别在有氧气氛(空气)和还原气氛(氢气/氩气混合气)下生长了YAl_3(BO_3)_4(YAB)晶体,并研究了不同生长条件下生长的YAB晶体的透过和266 nm激光的输出性能。结果表明,还原气氛下生长的YAB晶体能够消除266 nm附近的吸收,但是晶体的266 nm输出性能并未得到提高。分析推测了可能的原因,并对下一步工作提出可行性的建议。

福建物构所硼酸盐晶体生长技术取得重要突破

由中国科学院福建物构所叶宁研究员主持的“新型可见紫外光区变频晶体与器件”，近日通过了福建省科技厅组织的技术成果鉴定。鉴定专家委员会一致认为，该项目总体技术达到国际先进水平，其中大尺寸YLSB和采用钨酸盐为助熔剂的YAB晶体生长技术取得重要突破，达到国际领先水平。

福建物构所硼酸盐晶体生长技术取得重要突破

由中国科学院福建物构所叶宁研究员主持的“新型可见紫外光区变颇晶体与器件”，近日通过了福建省科技厅组织的技术成果鉴定。鉴定专家委员会一致认为，该项目总体技术达到国际先进水平，其中大尺寸YLSB和采用钨酸盐为助熔剂的YAB晶体生长技术取得重要突破，达到国际领先水平。

Ho^(3+),Yb^(3+):YAl_3(BO_3)_4晶体的光谱特征

采用助熔剂法生长了Ho3+,Yb3+共掺的Ho3+,Yb3+:YAl3(BO3)4(Ho,Yb:YAB)晶体,测量了晶体的室温吸收谱,进而根据Judd-Ofelt(J-O)理论计算了Ho3+在Ho,Yb:YAB晶体中的强度参数、自发辐射几率和积分发射截面等参数,得到强度参数为Ω2=1.50639×10-18cm2、Ω4=4.86489×10-19cm2和Ω6=1.40248×10-19cm2。研究了晶体的荧光特性,并在976 nm激光泵浦下得到了上转换绿色荧光。

我国硼酸盐晶体生长技术取得重要突破

由中国科学院福建物构所主持的“新型可见紫外光区变频晶体与器件”，通过了福建省科技厅组织的技术成果鉴定。专家一致认为，该项目总体技术达到国际先进水平，其中大尺寸YLSB和采用钨酸盐为助熔剂的YAB晶体生长技术取得重要突破，达到国际领先水平。研究人员系统研究了具有Huntite构型的硼酸盐系列晶体，确定了该系列含钪化合物三方相形成条件，生长了具有三方相的大尺寸YLSB晶体；

LD抽运准三能级自倍频激光器的计算与分析

对二极管激光器端面抽运的准三能级自倍频激光系统进行了详细的理论研究。首先 ,利用准三能级的速率方程和缓变包络近似 ,从 Maxwell方程出发 ,建立了准三能级自倍频激光器空间耦合波方程。然后结合典型二极管激光器抽运 Yb:YAB激光器的相关参数 ,用计算机模拟了该激光系统的数值解 ,理论结果显示自倍频光和基频光受晶体的温度影响很大 ,当晶体温度升高时 ,激光输出迅速降低 ;在有效倍频长度内 ,分别存在不同的最佳晶体长度使自倍频光和基频光输出最大 ;同时也得到了自倍频光与基频光强度成二次方变化的普遍倍频规律。最后利用M2因子对自倍频光和基频光的相对强度受抽运光光束质量的影响作了定量分析。

LD端面抽运1.5μm Er^(3+),Yb^(3+)∶YAl_3(BO_3)_4激光器

报道了一种基于Er3+,Yb3+∶YAl3(BO3)4晶体的1.5μm固体激光器。为了解决由晶体严重的热效应所导致的激光器转化效率较低以及无法连续运转的问题,对控温炉设计以及抽运光源参数,如调制频率、占空比和腰斑尺寸等,进行了实验优化,从而减小了晶体的热负载,提高了准连续激光器的输出性能。在抽运源调制频率为40Hz,占空比为10%,抽运光腰斑半径为80μm,注入功率为17.6W时,获得了2.6W的准连续1.5μm激光输出,斜率效率为18.1%;同时在抽运功率为5W时,实现了290mW的连续单横模1.5μm激光输出,斜率效率为8.5%。

420mW全固态连续单频可调谐1542nm激光器

设计并研制了一台激光二极管端面泵浦的全固态连续单频可调谐1 542nm激光器。通过设计谐振腔的镀膜参数调控Er,Yb:YAB激光器的增益谱,实现了1 542nm波段的激光振荡。在此基础上,通过优化激光晶体的厚度和谐振腔的输出耦合镜透射率等参数,并利用扭摆模腔选择单纵模技术,获得了最大输出功率为420mW的连续单频1 541.9nm激光运转。输出激光在3小时内的功率稳定性优于±3%,激光强度噪声在分析频率3 MHz处即达到散粒噪声极限。通过内腔电光晶体和电光标准具调控谐振腔的腔长,实现了激光器在1 541.959nm～1 542.014nm的波长范围内的准连续波长调谐。