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·

自调Q激光晶体(Cr^(4+),Yb^(3+))∶YAG和(Cr^(4+),Nd^(3+))∶YAG的生长及其光谱特性研究

本文报道了自调Q激光晶体 (Cr,Yb)∶YAG和 (Cr,Nd)∶YAG的生长及其在室温的吸收和荧光光谱特性 ,并且探索了合适的晶体生长工艺、退火工艺参数。在 (Cr,Nd)∶YAG晶体的室温吸收光谱中存在着如下的吸收峰 :在 0 .5 3μm、0 .5 9μm、0 .75 μm、0 .81 μm、0 .88μm处存在着Nd3 +离子的吸收峰 ;在 0 .43μm和 0 .5 9μm处存在着Cr3 +离子的两个吸收峰 ;在 1 .0 6 4 μm附近有一Cr4+离子的吸收峰 ,可用作可饱和吸收体。 (Cr,Nd)∶YAG晶体的荧光光谱与Nd∶YAG晶体一样 ,发光中心位于 1 0 6 4nm处 ,而且已经实现了自调Q激光输出。与 (Cr,Nd)∶YAG晶体相比 ,在 (Cr,Yb)∶YAG晶体的室温吸收光谱中存在着类似的吸收带 :在 440nm和 6 0 5nm存在着Cr3 +离子的 2个吸收带 ,而且退火使其发生了明显的“红移” ;在 937nm和 96 8nm处存在着Yb3 +离子的 2个吸收带 ,能与InGaAs激光二极管 (LD)有效耦合 ,适合激光二极管泵浦 ;而且在1 .0 3μm处有一Cr4+离子的吸收峰 ,可用作可饱和吸收体。 (Cr,Yb)∶YAG晶体的荧光光谱与Yb∶YAG晶体一样 ,发光中心也是位于 1 0 2 9nm ,但其强度比Yb∶YAG晶体的要低 4倍。 (Cr,Yb)∶YAG晶体的荧光寿命为 0 .3ms。而且与 (Cr,Nd)∶YAG晶体相比 ,在 (Cr,Yb)∶YAG晶体中可以实现Yb3

掺Cr^(3+),Tm^(3+),Ho^(3+)离子的YAG晶体的光谱性能

作者测试了Ｃｒ３＋，Ｔｍ３＋和Ｈｏ３＋离子在ＹＡＧ晶体中的吸收谱、荧光谱及荧光衰减寿命。计算了Ｃｒ３＋向Ｔｍ３＋和Ｈｏ３＋及Ｔｍ３＋向Ｈｏ３＋的能量转移效率。表明在（Ｃｒ，Ｔｍ，Ｈｏ）：ＹＡＧ晶体中由于加入Ｃｒ３＋，Ｔｍ３＋离子，使Ｈｏ３＋离子被敏化，荧光强度增大。（Ｃｒ，Ｔｍ。

自调Q激光晶体(Cr^(4+),Yb^(3+)):YAG光谱及其激光特性研究

本文报道了自调Q激光晶体 (Cr,Yb) :YAG的生长及其在室温的吸收和荧光光谱特性 ,而且用钛宝石激光器作为泵浦源 ,获得了 1 .0 3μm、脉宽为 40 0ns、平均输出功率为 35mW的自调Q激光。在 (Cr,Yb) :YAG晶体的室温吸收光谱中存在着五大吸收带 :在 440nm和 6 0 5nm存在着Cr4+离子的 2个吸收带 ,而且退火使其发生了明显的“红移” ;在 937nm和 96 8nm处存在着Yb3 +离子的 2个吸收带 ,能与InGaAs激光二极管 (LD)有效耦合 ,适合激光二极管泵浦 ;而且在1 .0 3μm处在Cr4+离子的吸收峰 ,可用作可饱和吸收体。 (Cr,Yb) :YAG晶体的荧光光谱与Yb :YAG晶体一们 ,发光中心也是位于 1 0 2 9nm ,但其强度比Yb :YAG晶体的要低 4倍。 (Cr,Yb) :YAG晶体和Yb :YAG晶体的荧光寿命分别为 0 .3ms和 1 .4ms。造成 (Cr,Yb)∶YAG晶体发光强度比Yb :YAG晶体低的原因可能是由于存在Cr4+和Yb3 +离子的吸收使得Yb离子发生浓度淬火 ,但如果用高功率的二极管来泵浦 ,使得Yb离子能发生粒子反转 ,从而可以实现Cr4+对Yb3 +的自调Q激光输出。在室温下用钛宝石激光器泵浦 (Cr,Yb) :YAG晶体获得自调Q激光输出也证明了掺Cr和Yb和YAG晶体是一种新型的自调Q激光晶体 ,从而进一步可以实现固体激光器的小型化和集成化。

(Cr,Tm,Ho):YAG晶体中Tm^(3+)离子的中介能量转移作用

测定了晶体的吸收谱，荧光谱和荧光寿命，用Taylor和Dexter理论计算了Cr3+－Ho3+,Cr3+－Tm3+和Tm3_－Ho3+离子间能量转移效率和转移几率．讨论了（Cr，Tm．Ho）：YAG晶体中Tm3+的能量转移中介作用．

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Cr^(4+),Nd^(3+):YAG自调Q腔内倍频激光器研究

Cr^(4+),Nd^(3+):YAG晶体的激光特性得到了系统研究。在LD泵浦下,Cr^(4+),Nd^(3+):YAG晶体获得了1.064μm的自调Q激光输出.激光平均输出功率达到3.36 W,脉宽65 ns,重复频率87 kHz,光-光效率为15.3％.加入KTP晶体后实现了自调Q腔内倍频,获得了532 nm的绿色脉冲激光输出:平均功率达到1W,脉宽210 ns;重复频率47 kHz,光-光效率为6％.对自调Q激光及其腔内倍频发现的现象进行了讨论。

LiNbO_3:Cr:ZnO晶体生长和光谱特性的研究

采用提拉法从近化学计量比的熔体中生长出尺寸为20mm×50mm的优质LiNbO3:Cr:ZnO(CZLN)晶体,其光学均匀度为7.59(10-5)。进行了吸收和荧光光谱的测定研究。吸收谱测试表明:Cr3+离子在晶体中有2个宽且强的吸收带及1个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为480和660nm,对应于4A2→4T1和4A2→4T2两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁,在4A2→4T2吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰,其波长为727nm,对应于4A2→2E(R线)的跃迁。荧光测试表明:当激发波长为660nm时,CZLN晶体荧光宽带和1个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为802～988nm,峰值波长为871nm,对应于4T2→2E,4A2的联合能级跃迁,荧光线峰波长约为754nm,其强度较弱,相应于2E→4A2(零声子线)能级跃迁。计算了晶场强度和Racah参数,其DqB=2.72,晶体属于强场介质。研究表明,CZLN晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求,且有良好的物化性能,可以实现宽频带可调谐激光输出。它又具有较大的倍频系数,有望实现420nm附近紫外的自倍频激光输出。

Yb:YAG及Cr,Yb:YAG晶体的发光特性

研究了室温下Yb:YAG的上转换荧光光谱,此荧光归因于Yb3+ 离子的“合作”发光和Yb3+ 离子到稀土杂质离子的能量转移。测试了Yb:YAG晶体的X射线荧光,发光峰对应于电荷迁移态到Yb3+ 离子的基态、激光态间的跃迁。研究了Cr,Yb:YAG晶体的荧光光谱,讨论了Cr4+激光输出的可能性。

高浓度镱离子掺杂Yb:YAG和(Yb,Cr):YAG激光晶体

采用中频感应加热提拉法生长掺镱钇铝石榴石晶体 (Yb :YAG) ,实验表明经过适当的氧化退火处理后 ,能够在很大程度上克服晶体的有害色心和应力 ,使得Yb :YAG晶体表现出优良的激光特性。为了进一步提高Yb :YAG晶体的品质和激光效率 ,初步测试了Yb3 +离子高浓度掺杂晶体的基本光谱性质 ,表明在YAG基质晶体中可以进行Yb3 +离子更高浓度的掺杂 ,这将有利于Yb :YAG晶体的高功率和高效率激光输出。有关自调Q激光晶体Yb ,Cr:YAG晶体的研究取得了一定进展。

DPSS单频自调Q946nmNd^(3+),Cr^(4+)∶YAG微片激光器

报道了激光二极管泵浦的低阈值自调Q 946nmNd3 + ,Cr4 + ∶YAG微片激光器的实验研究。激光器实现稳定的单频、基横模和偏振输出 ,输出斜率效率达到 2 2 %。 946nm激光直接腔外倍频得到 473nm蓝光输出 ,光 光倍频转换效率达到 15 %。

Cr^(3+):YAG光纤荧光温度传感器

用激光加热基座法生长出端部掺Cr3+ 的YAG(Y3Al5O1 2 )光纤荧光温度传感头 ,采用相关检测方法 ,在 0℃到180℃范围内对呈指数衰减的荧光寿命进行测量。系统的荧光寿命分辨率为 3μS ,最低测量精度为 1℃。该系统具有抗电磁干扰、测温准确、分辨率高、动态响应好等优点 ,可以应用于生物医疗和变电站等场所的温度监控。

Cr,Nd∶YAG晶体获得自调Q单纵模激光输出

用钛宝石激光器泵浦单块Cr4 +,Nd3+∶YAG晶体获得了 1.0 64μm的自调Q激光输出。激光输出的模式是稳定的单纵模 ,泵浦的阈值功率为 90mW ,脉冲宽度 (FWHM)为 12ns ,斜率效率高达 2 2 %。这种把激光增益介质和可饱和吸收体结合到一起的自调Q激光晶体的研究将有利于固体激光器的全固化。

Cr^(3+):GdAl_3(BO_3)_4晶体生长和光谱特性的研究

采用顶部籽晶法从K2 Mo3 O10 +B2 O3 助熔剂体系生长出尺寸为 30mm的Cr3 + :GAB晶体 ,吸收谱测试表明 :Cr3 + 离子在晶体中有两个宽且强的吸收带及一个微弱的吸收线 ,两宽带中心的波长为 4 2 0和 5 95nm ,对应于 4A2 →4T1和4A2 →4T2 两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁 ,在4A2 →4T2 吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰 ,其波长为 6 81nm ,对应于 4A2 → 2 E(R线 )的跃迁。荧光测试表明 :Cr3 + :GdAl3 (BO3 ) 4(CGAB)晶体荧光宽带和一个较弱的荧光线峰并存 ,宽带范围为 6 5 0～ 85 0nm ,峰值波长为 72 3nm ,对应于4T2 → 2 E ,4A2 的联合能级跃迁 ,荧光线峰波长约为 70 0nm ,其强度较弱。计算了晶场强度和Racah参数 ,其中Dq/B =2 371,晶体属于中阶场介质。研究表明 ,CGAB晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求 ,且有良好的物化性能 ,可以实现宽频带可调谐激光输出。它又具有较大的倍频系数 ,有望实现 35 0nm附近紫外的自倍频激光输出。

一种基于Cr4+:YAG晶体的紧凑高效被动调Q 脉冲激光器

研究并设计了一种基于Nd:YVO_4晶体的紧凑高效全固态1 064 nm激光器。在连续波运转状态下,当泵浦功率为7.8 W时,激光器最大输出功率为2.49 W,相应的光-光转化效率为31.92%,斜率效率为35.77%。在此基础上,利用尺寸为3 mm×3 mm×1 mm Cr^(4+):YAG晶体作为被动调Q元件,实现了1 064 nm稳定调Q脉冲运转。当激光器谐振腔优化为9 cm、泵浦功率为7.8 W时,实验获得了2.13 W的调Q脉冲输出,相应的光-光转换效率为27.31%,重复频率为357.1 k Hz,脉冲宽度为75 ns。

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。

YAG中Cr^(3+)离子的吸收光谱及其分析

木工作实测并用真实晶格参数计算了YAG中Cr^(3+)离子的晶场能级和晶场参量,重新讨论了掺Cr^(3+)的可调谐激光晶体的分类判据。

2.1μm激光晶体Cr,Tm,Ho∶YAG的生长、光谱和激光性能

采用提拉法成功生长出了优质的Cr,Tm,Ho∶YAG晶体,并对其光谱及激光性能进行了研究。测量了晶体在350~2700 nm波段内的吸收光谱。用450 nm激光激发,测量了晶体的稳态和瞬态荧光光谱,拟合得到2.1μm激光上能级的寿命为10.65 ms。用F-L公式计算了晶体在2.1μm处的发射截面为6.92×10^(-20)cm^2,并与其他Ho^(3+)掺杂的激光晶体进行了对比。采用氙灯泵浦Cr,Tm,Ho∶YAG晶体棒,实现2.1μm的脉冲输出。在3 Hz和10 Hz时的激光阈值分别为33.11 J和33.88 J,斜效率均为4.5%,比市售成熟的激光棒的激光输出效率更高。

Cr^(3+)∶LiSrAlF_6晶体的太赫兹-红外光谱研究

实验测量了室温下掺铬氟铝酸锶锂(Cr3+∶LiSrAlF6,LSAF)晶体0.1~3 THz的时域光谱,以及50~4000 cm-1范围内的红外光谱。结果分析表明:在0.2~1.5 THz波段LSAF晶体的吸收系数小于30 cm-1,折射率在0.5~1.5之间变化。红外波段内从30~1238 cm-1为声子吸收带,透射率几乎为零。最高的纵光学模声子的频率大约是1238cm-1,由此求出这支声子的Al-F键的力常数为5.0288 N·cm-1。

掺有Cr^(3+)的LaAlO_3晶体的吸收光谱和电子顺磁共振谱的解释

采用赵敏光提出的双ξd轨道模型,利用完全对角化的方法统一地解释了掺有Cr3+离子杂质的LaAlO3晶体的吸收光谱和电子顺磁共振谱,所得结果与实验符合得很好.还根据实验值拟合得到畸变了的键角为54.86°.研究表明高阶微扰公式是一种近似的方法,微扰公式本身并无法确定被略去的项是否能很快地收敛,因而是不太可靠的,不适用于研究结构畸变,而应采用完全对角化方法.