桑葚状CaF_2纳米材料的合成及CaF_2:Yb^(3+)的光学性质

通过一步水热法合成了分散性良好、尺寸均一的桑葚状CaF2纳米材料.采用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物的结构、形貌及尺寸进行了表征,发现CaF2纳米材料是由尺寸约为50 nm的纳米粒子构成.通过对不同反应阶段产物的分析提出了其形成机理.研究了Yb3+掺杂CaF2纳米材料的近红外发光性质.

Yb∶CaF2透明陶瓷的制备与性能研究

采用共沉淀法合成5at%Yb∶CaF2纳米粉体。该粉体为纯立方CaF2相,平均颗粒尺寸为45 nm。Yb∶CaF2纳米粉体呈立方体状,具有较好的分散性。通过真空预烧结合热等静压烧结(HIP)后处理制备5at%Yb∶CaF2透明陶瓷,研究了真空预烧温度对陶瓷物相、致密度、显微结构及光学透过率的影响。结果表明,不同温度真空预烧的陶瓷均为纯立方相,在650℃真空预烧的5at%Yb∶CaF2陶瓷经HIP处理后具有最好的光学质量,其在1200 nm处的直线透过率达到87%(厚度为3 mm)。

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。

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.

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。

氟化物介质熔盐电解制备Ni-Yb合金及其表征

采用LiF-CaF_2介质和Yb_2O_3原料的氟盐-氧化物体系电解制得了Ni-Yb合金。通过循环伏安法分析了Yb(Ⅲ)离子的电化学行为,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)表征并分析了电解产物的成分及物相组成。结果表明,在LiF-CaF_2(n(LiF)∶n(CaF_2)=77∶23)的体系中,温度为1 523 K,槽电压4.0 V,以金属Ni为自耗阴极,经3 h电解能成功制备出Ni-Yb合金。Yb(Ⅲ)离子的还原分两步进行,首先Yb(Ⅲ)得到一个电子,被还原为Yb(Ⅱ)离子,随后Yb(Ⅱ)离子在Ni阴极表面继续被还原为Yb并被合金化,最终形成基本组成相为Ni、Ni_5Yb、Ni_(17)Yb_2的合金。充分说明在活性较高的Ni电极表面能够通过去极化作用使Yb(Ⅱ)离子还原电位右移,突破了变价稀土元素Yb(Ⅱ)离子无法在氟盐介质中的惰性电极表面被还原为Yb的限制。

高功率激光二极管抽运的镱钠共掺氟化钙连续激光器

掺镱氟化钙(Yb3+:CaF2)激光器是最近国际上研究的热点之一,2008年报道的该类激光器,在64 W激光二极管(LD)的抽运下,实现了平均输出功率10.2 W的连续激光输出。利用国产镱钠共掺的氟化钙(Yb,Na:CaF2)激光晶体,采用三镜折叠腔型和激光二极管抽运,获得了该类激光器(Yb,Na:CaF2/Yb:CaF2)的高功率连续输出。实验参数为:输出耦合镜的透过率为4%,激光二极管的最大输出功率为40 W,中心波长为976 nm。当吸收抽运功率18.2 W时,获得了14.5 W的最高功率连续激光输出,相应的斜率效率为80%。结果表明,国产Yb,Na:CaF2晶体具有低激光阈值和高负载能力,是一种优良的高功率激光材料。

半导体激光器抽运的连续锁模镱钠共掺氟化钙激光器

报道了半导体激光器抽运的连续锁模镱钠共掺氟化钙(Yb,Na∶CaF2)激光器中,利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)启动被动锁模,SF10棱镜对进行腔内色散补偿,在吸收抽运功率为9 W的条件下,采用1%的耦合输出镜,获得了脉冲宽度为406 fs,输出功率为80 mW,中心波长在1043 nm附近,重复频率为94.8 MHz的连续脉冲序列。