共沉淀纳米粉体制备Yb:CaF2激光陶瓷及其性能研究（英文）

利用共沉淀法合成的粉体,通过真空烧结结合热压烧结后处理制备了掺镱的氟化钙透明陶瓷(Yb:CaF2)。在600℃预烧1 h,700℃热压烧结2 h制备的5at%Yb:CaF2透明陶瓷在1200 nm处的直线透射率达到92.0%。对陶瓷的显微结构、光谱特性和激光性能进行了测试和讨论。研究结果表明,陶瓷样品的显微结构均匀,平均晶粒尺寸为360 nm。此外,计算得到Yb:CaF2陶瓷在977nm处的吸收截面和1030nm处的发射截面分别为0.39×10–20和0.26×10–20cm2。最后,对Yb:CaF2陶瓷激光性能进行了表征,得到最大输出功率为0.9 W,最大斜率效率为23.6%。

Yb掺杂Ca(1-x)RxF(2＋x)(R=La,Gd)激光晶体的结构与光谱性能参数的研究

采用坩埚下降法生长了两个系列晶体3at%Yb:Ca_(1-x)R_xF_(2+x)(R=La,Gd;x=0,0.01,0.03,0.06,0.09),测试了晶体的XRD、拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命。系统地研究了调剂离子La^(3+)、Gd^(3+)对Yb:CaF_2晶体晶格常数、拉曼光谱和光谱性能的影响规律,分析讨论了Yb^(3+)离子的结构与光谱性能之间的关系。研究结果表明,随着La^(3+)、Gd^(3+)掺杂浓度增加,晶体的晶格常数和拉曼半高宽都逐渐增大,这说明晶体膨胀和晶格振动模式种类增多。在3at%Yb:Ca_(1-x)La_xF_(2+x)晶体中,当调剂离子La^(3+)掺杂浓度为6at%时,具有最大吸收截面0.71×10-20 cm^2,荧光强度也最大;而在3at%Yb:Ca_(1-x)Gd_xF_(2+x)晶体中,当调剂离子Gd^(3+)掺杂浓度为3at%时,荧光强度最大,Gd^(3+)掺杂浓度为6at%时,具有最大吸收截面0.64×10^(-20) cm^2。共掺晶体相比于单掺3at%Yb:CaF_2晶体有更好的光谱参数。综上可知,通过调节La^(3+)、Gd^(3+)离子浓度,可以改变Yb^(3+)离子的结构,优化晶体的光谱性能。

激光二极管抽运Na,Yb共掺CaF_2晶体自调Q激光特性的研究

利用激光二极管(LD)抽运新型Na,Yb共掺CaF2(Na,Yb∶CaF2)晶体,获得了1.05μm的自调Q激光输出。利用透射率1%的耦合输出镜,得到最低激光输出的抽运阈值功率仅为70 mW。在透射率为2%的输出镜条件下,得到最大输出激光功率为390 mW,此时激光的斜度效率达到20%。实验详细记录了自调Q脉冲的周期和宽度随抽运功率的变化关系,随着抽运功率的增加,自调Q脉冲的周期和宽度呈指数衰减。同时,还采用单棱镜进行光谱调谐实验,获得了1036~1059 nm的自调Q激光调谐输出。

Yb:CaF_2-SrF_2激光晶体光谱性能以及热学性能的研究

采用坩埚下降法生长了Yb:CaF_2-SrF_2晶体,测试了该晶体的吸收和荧光光谱以及在不同温度下晶体的热扩散系数和热膨胀系数,并且计算了晶体的热膨胀系数以及在常温下的热导率.采用对比的方法,对晶体的吸收光谱,荧光光谱,热学性能进行了分析.从吸收和荧光光谱结果表明:在掺杂相对较高浓度的SrF_2的混晶中,Yb^(3+)吸收截面和发射截面比较大.Yb:CaF_2-SrF2(19%)晶体在1040 nm附近的发射截面比较大,光谱也比较宽.这说明在掺杂相同浓度Yb时,混晶中CaF_2,SrF_2的比例不同,晶体的光谱性质不同,主要原因是在混晶中晶体的无序度不同,晶体对称性降低,形成低对称光学中心.从热扩散系数计算的热导率结果看出晶体具有比较好的热导率.