大尺寸Er,Yb:YAG单晶的生长及其性能

Er^(3+)和Yb^(3+)共掺杂的YAG晶体是一种非常重要的光学晶体,目前,该晶体已经广泛应用于高功率固体激光器,但是采用提拉法生长大尺寸、低缺陷的掺杂YAG晶体仍然面临很多挑战。本工作采用快速提拉法成功获得了直径为80 mm、长度为230 mm的Er^(3+)和Yb^(3+)共掺杂的YAG单晶。采用不同测试方法评价其结构、掺杂浓度、光吸收、发光性能和刻蚀缺陷。晶片不同位置的拉曼峰峰位以及半峰宽没有明显变化,说明晶片中心和边缘部分的晶体结构和应变是均匀的。刻蚀结果表明,腐蚀坑均匀分布在整个腐蚀表面上,没有观察到位错腐蚀坑特征,这意味着晶体接近完美。Er^(3+)和Yb^(3+)在不同波长下的强发光峰以及辉光放电质谱结果证明Er,Yb:YAG单晶中成功掺杂了稀土离子。本工作采用提拉法成功生长了大尺寸、低缺陷的Er,Yb:YAG单晶,证实了快速生长方法对YAG晶体中掺杂双稀土离子是有效的。

白光LED用Ce,Re:YAG单晶的研究进展

通过Ce,Re:YAG单晶替代荧光粉与蓝光芯片产生白光是近几年发展起来的新方法。本文对Ce,Re:YAG单晶的主要制备方法进行了说明。综述了目前国内外用于白光LED的Ce:YAG系列单晶的研究进展,并对其研究成果进行了分析,给出了部分具有代表性的荧光光谱图。最后对晶片式白光LED的发展前景进行了展望。

Ce∶YAG单晶复合红色荧光粉的制备及其在白光LED上的应用

采用提拉法生长了Ce∶YAG单晶,并以Ce∶YAG单晶取代传统Ce∶YAG荧光粉用于制备白光发光二极管(LED),研究了Ce∶YAG单晶厚度的变化对其色坐标、亮度、发光效率和色温的影响。由于460 nm蓝光芯片激发的Ce∶YAG单晶白光LED缺少红光成分,采用流延法将红色荧光粉CaAlSiN_3∶Eu^(2+)涂覆在Ce∶YAG单晶衬底上制备白光LED。制备的白光LED色度随红粉含量的变化由冷白光逐渐向暖白光区域移动,色温逐渐降低、显色指数上升。研究结果表明Ce∶YAG单晶复合红色荧光粉的方式可以应用于大功率LED照明。

Nd:YAG单晶提拉生长控制模型

对文献 [1]中提出的控制表进行了改进设计 ,改变了控制规律和合成运算 ,并将新的控制表用于Nd :YAGT单晶提拉生长微机控制系统 ,使单晶晶锭成品率大大提高。

微下拉晶体光纤生长设备研制及YAG单晶生长

介绍了一种新型单晶生长技术(微下拉:micro-pulling-down),并概述了该方法在Nd∶YAG单晶光纤生长方面的应用及发展。率先在国内开展了微下拉单晶生长炉的研制工作,填补了该领域的空白。同时,生长了直径3mm,长度100 mm、300 mm的Nd∶YAG单晶,晶体整体透明、内部无散射点,表现出了良好的单晶性,有望作为激光工作物质使用。

1.7μm LD共振泵浦Tm∶YAG单晶光纤激光器

单晶光纤(SCF)具有长径比高、比表面积大、散热好等优势,近年来成为高功率激光振荡器及放大器的选择材料之一。采用光线追迹法,模拟分析了泵浦光在Tm∶YAG SCF中的传播模式及强度分布情况。采用1.7μm激光二极管(LD)作为泵浦源进行共振泵浦,将模式匹配和泵浦光导波传输结构相结合,实现了Tm∶YAG SCF连续激光运转,在~2.02μm处获得了7.85 W的功率输出,对应入射泵浦功率的斜效率为46.3%。

基于Ce:YAG单晶的白光发光二极管性能研究

以Ce:YAG单晶取代传统Ce:YAG荧光粉用于制备白光发光二极管(LED),研究了Ce:YAG单晶厚度及驱动电压的变化对其发射光谱、色坐标、亮度、光视效能和色温的影响。研究结果表明,在基于Ce:YAG单晶的白光LED中,发射光的色坐标以及蓝光与黄绿光之间的相对强度可通过对Ce:YAG单晶片厚度的改变进行调整。在恒定电压驱动下,白光LED样品的亮度、光视效能和色温均随单晶片厚度的减小而增加。当Ce:YAG单晶厚度为0.6mm时,可获得较纯的白发射光,并且其色坐标具有较高的可靠性和稳定性,基本不受驱动电压变化的影响。研究结果表明Ce:YAG单晶是一种可用于新型白光LED的理想荧光材料。

白光LED用新型Eu或Gd共掺杂的Ce:YAG单晶荧光材料的光谱性能研究

开展了白光LED用新型YAG单晶荧光材料的制备和光谱性能研究,采用提拉法生长Eu,Ce:YAG及Gd,Ce:YAG晶体,并通过吸收光谱,激发、发射光谱及电光性能等对晶体材料的光谱特性进行表征。结果表明,Eu或Gd共掺杂的Ce:YAG单晶荧光材料均可以被波长460nm左右的蓝光芯片有效激发,产生一个范围为480～650nm的宽峰发射。Eu3+或Gd3+共掺杂会对Ce3+离子的发光产生影响:Eu3+离子的掺杂,会对Ce3+离子的发光产生淬灭效应;而Gd3+离子取代基质Y3+离子可以使Ce3+离子的发射峰发生红移。

YAP和YAG单晶晶纤中Nd^(3+)离子分布

用 X 射线电子能量色散谱(EDS)对 YAP 和 YAG 单晶晶纤中 Nd 离子分布作了测量。Nd离子沿晶纤的纵向分布基本均匀,但沿晶纤的径向分布是不均匀的、中心高而边缘低。用区熔生长理论对实验结果进行了讨论。

Ce,Gd∶YAG单晶复合K_2SiF_6∶Mn^(4+)红色荧光粉的制备及其光电性质的研究

采用提拉法生长共掺Ce和Gd的钇铝石榴石单晶(Ce,Gd∶YAG),开展了白光LED用新型YAG单晶复合K_2SiF_6∶Mn^(4+)荧光粉材料的制备和光谱性能研究。检测到Ce,Gd∶YAG单晶在激发波长为460 nm处有强烈的激发带,可证实存在能量传递。发现当Y^(3+)部分被Gd3+取代后,发射峰向长波长方向移动。研究了Ce∶YAG单晶厚度的变化对其色坐标、亮度、发光效率和色温的影响,发现Ce,Gd∶YAG单晶制备的LED器件发光中红光成分还是不够。为了缓解白光LED用Ce,Gd∶YAG单晶仍然缺少红光的问题,采用丝网印刷法将红色荧光粉K_2SiF_6∶Mn^(4+)印刷在Ce,Gd∶YAG单晶衬底上制备白光LED。研究了不同含量的K_2SiF_6∶Mn^(4+)红色荧光粉对其色坐标、亮度、发光效率和色温的影响。研究发现,随着含量的增加,器件的发光由冷白光逐渐向暖白光区域移动,色温有所降低,显色指数上升。Ce,Gd∶YAG单晶复合红色荧光粉的思路可以对LED照明发暖白光有所参考。

提拉法生长YAG:Er单晶及其发光性能研究

采用提拉法制备了高浓度、大尺寸的YAG∶Er单晶,其XRD结果为纯相,说明高浓度Er3+离子掺杂并未对基质晶体结构产生影响。利用吸收光谱确定晶体最强吸收峰位置位于380 nm和523 nm,并在此吸收峰激发下得到YAG∶Er晶体发射光谱,其最强发射峰位于1528 nm,最后通过寿命曲线对其荧光衰减性质进行探究。

激光加热基座法生长高质量Yb^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)单晶光纤

单晶光纤即具有光纤形态的单晶材料,是功能晶体材料一维化发展的重要体现。单晶光纤兼具单晶材料优异的光学性能和激光光纤散热效率高、光束质量高等特点,有望解决传统玻璃材质激光光纤非线性效应强、热导率低等瓶颈问题,实现激光峰值功率、脉冲能量等性能的突破。本工作采用自主研制的激光加热基座(Laser-heated Pedestal Growth,LHPG)单晶光纤炉制备了两组Ф0.2 mm×710 mm的Yb^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)(Yb:YAG)单晶光纤,并对其进行了表征。制备的单晶光纤长径比大于3500,直径波动小于5%,且表现出一定的柔韧性;X射线摇摆曲线测试结果显示Yb:YAG单晶光纤的结晶质量与所用源棒相比有所提升;EDS线扫描结果证明单晶光纤中的Yb3+沿轴向呈现均匀分布。实验结果表明:准一维化的单晶光纤具有良好的结晶质量与光学均匀性,有望成为一种性能优异的高功率激光增益材料。

激光二极管端面泵浦的多晶Nd:YAG1.32μm连续激光器

本文报道了激光二极管端面泵浦的多晶Nd:YAG(polycrystalline Nd:YAG ceramic)1.32μm连续激光器的实验研究。在泵浦功率为2.1W时,激光达到阈值开始输出;在泵浦功率为9W时,输出功率达到690mW,斜率效率为11%。据我们所知,这是目前报道的功率最大的多晶Nd:YAG 1.32μm连续激光器。

激光加热基座技术生长超细单晶光纤研究

单晶光纤(SCF)是具有纤维结构的“准一维”功能晶体材料,在高能激光、高温传感、辐射探测、信息通信等国防民生领域展现出了巨大的应用前景。本文采用激光加热基座技术成功制备出直径60~100μm、长径比>6000∶1的超细Al_(2)O_(3)、YAG单晶光纤,单晶光纤平均直径起伏<4%,展现出良好的柔韧性与波导特性,为单晶光纤器件的小型化与集成化创造了条件。