Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体生长及光谱性能

2.7-3.0μm波段激光在很多领域具有重要应用,为探索和发展该波段新型晶体材料,本文采用提拉法生长出Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体,通过共掺入Pr3+离子以达到衰减Ho^(3+):^(5)I_(7)能级寿命的目的.采用X射线衍射测试得到了晶体的粉末衍射数据,测量了拉曼光谱,并对晶体的拉曼振动峰进行指认,对Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体的透过光谱、发射光谱和荧光寿命进行表征.Yb^(3+)的最强吸收峰在966 nm,吸收峰半峰宽为90 nm;2.7-3.0μm波段最强发射峰在2850 nm,半峰宽为70 nm;Ho^(3+):^(5)I_(6)和^(5)I_(7)能级寿命分别为1094μs和56μs.与Yb,Ho:GdScO_(3)晶体相比,Yb^(3+)的吸收峰和2.7-3.0μm的发射峰半峰宽明显展宽,同时下能级寿命显著减小,计算表明Ho^(3+):^(5)I_(7)与Pr^(3+):^(3)F_(2)+^(3)H_(6)能级之间能实现高效的能量传递.以上结果表明Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体是性能更优异的2.7-3.0μm波段激光材料.

Yb∶Ca_(3)(NbGa)_(5)O_(12)晶体的坩埚下降法生长及光学性能研究

使用坩埚下降法成功生长出了镱离子掺杂钙铌镓石榴石晶体(Yb∶Ca_(3)(NbGa)_(5)O_(12))。通过XRD测试分析了晶体的结构,该晶体为立方晶系,晶胞参数a=b=c=12.471。对该晶体进行了拉曼光谱、透过光谱、吸收和发射光谱、荧光寿命等测试,计算了该晶体的吸收截面、发射截面、增益截面等。研究了在空气中退火对该晶体吸收光谱、发射光谱、荧光寿命的影响,退火前在935 nm处吸收截面为1.82×10^(-20)cm^(2),退火后降低为1.40×10^(-20)cm^(2),退火前在1031 nm处的发射截面为0.56×10^(-20)cm^(2),退火后降低为0.40×10^(-20)cm^(2),退火前荧光衰减时间为1.42 ms,退火后为1.32 ms。结果表明,Yb∶Ca_(3)(NbGa)_(5)O_(12)单晶在空气中退火会对晶体的激光性能造成不利影响。

Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体生长及光谱性能分析

采用提拉法生长出了尺寸为∅30 mm×50 mm的Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体。通过X射线衍射得到了晶体的粉末衍射数据,使用GSAS软件进行了全谱拟合,得到了晶体的结构参数。测试了晶体的拉曼光谱,在100~700 cm^(-1)观察到18个拉曼振动峰。对Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体的光谱特性进行了表征,并计算了Yb^(3+)的吸收截面,其在940、975 nm处的吸收截面分别为0.31×10^(-20)、0.42×10^(-20) cm^(2)。采用Judd-Ofelt理论计算了Ho^(3+)的跃迁强度参量Ω_(t),Ω_(4)/Ω_(6)值为2.04,并计算了辐射跃迁概率、能级寿命及荧光分支比等光谱参数。结果表明,Yb,Ho∶GdScO_(3)晶体的发光性能良好,是一种有前景的2~3μm激光晶体候选材料。

15%Yb:YAlO_3晶体的生长和光谱研究

本文采用中频感应提拉法成功生长了Yb掺杂浓度高达15％的YAlO_3晶体,晶体尺寸约φ30mm×120mm,晶体质量较好。对生长的晶体沿垂直于b轴方向进行了切割,将样品分别在氢气和氧气中退火后进行了吸收和荧光测试。在氧气中退火后的样品具有较大的峰值吸收宽度,但同时也增加了基线的吸收系数。分析表明在940nm泵浦下,1011nm和1037nm将是实现激光输出的候选波长。

Yb∶YAl_3(BO_3)_4 晶体形貌与生长速度的关系

观察测量了不同生长速度 (相应于不同降温速度 )自发成核生长的Yb∶YAl3(BO3) 4 晶体形貌。粒度较大 ( >2mm)的晶体不管降温速度快慢形态都很简单 ,只发育六方柱 { 112 0 }和菱面体 { 10 11} ;粒度较小 ( <2mm)的晶体形态随降温速度增快而变复杂 ,发育一些罕见的高指数晶面。说明在生长速度较快的条件下 ,在晶体生长早期 ,一些高能面发育 ,在晶体生长后期已尖灭了 ,晶体生长的大部分时间是在低能面 { 112 0 }和 { 10 11}上进行的。对比了不同生长条件下晶面的粗糙度 ,随着降温速度的增快 ,六方柱面 { 112 0 }和菱面体面 { 10 11}由光滑变粗糙 ,顶面 { 0 0 0 1}永远是粗糙的。从晶体结构上定性地探讨了 3种晶面的杰克逊因子α及生长机理。

中性均配型稀土胺化物Yb(NPh_2)_3(THF)_2的合成、表征及晶体结构

无水YbCl3与三倍量的LiNPh2 在四氢呋喃 (THF)中反应 ,合成了中性均配型稀土胺化物Yb(NPh2 ) 3(THF) 2 。产物经元素分析、红外光谱表征 ,并测定了其晶体结构。配合物属单斜晶系 ,P2 1 /n空间群 ,晶胞参数为a =1 2 0 5 2 ( 2 )nm ,b =1 9369( 3)nm ,c =1 65 2 3( 2 )nm ,β =92 79( 1)°,V =3 85 2 4( 9)nm3,Z =4,Dc=1 417g·cm- 3,μ =2 4 67cm- 1 (MoKα) ,F( 0 0 0 ) =1668,R =0 0 36,Rw=0 0 39。3个二苯胺基的氮原子和两个THF的氧原子与金属镱配位 ,形成五配位的扭曲的三角双锥几何构型。平均的Yb—N键长为 0 2 2 19( 6)nm。

掺杂YAlO_3晶体的温梯法生长及缺陷分析

采用温梯法工艺进行了掺铈和掺镱铝酸钇(YAlO3或YAP)晶体的生长实验。用同步辐射白光形貌表征了晶体内部生长层的分布情况,结果表明,温梯法生长掺杂YAP晶体的过程中,固-液界面形状比较平坦,这使得所生长的晶体具有较高的微观结构完整性;采用高分辨四晶摇摆曲线对其进行了表征,其主要晶面的半峰宽值均优于提拉法晶体。分析了生长过程中产生的主要缺陷,认为开裂主要来源于坩埚对晶体形成的压应力;而晶体中存在的色心主要与生长炉内的弱还原气氛有关。

YAlO_3晶体中Pr^(3+)的4f^2能级

YAlO3∶Pr3+是一种受到广泛关注的发光体系,本文根据文献中给出的YAlO3∶Pr3+晶体中Pr3+的晶体场能级,从Nd3+离子的晶体场参数和Pr3+的准自由离子参数出发,采用f-shell计算软件包对Pr3+的能级参数进行了研究,并对获得的参数进行了讨论。用拟合获得的参数计算了Pr3+的4f 2电子构型的所有能级。

高温无机闪烁晶体Ce:YAlO_3的缺陷研究

采用同步辐射白光透射形貌术研究了提拉法生长的高温无机闪烁晶体Ce:YAlO3(简称Ce:YAP)中的缺陷。实验发现在Ce:YAP晶体中存在着生长条纹、包裹沉积物、核心、孪晶及位错簇等缺陷 ,同时对生长缺陷形成的原因进行了讨论。结果表明 ,离子掺杂浓度。

Tm^(3+),Yb^(3+)双掺KLa(WO_4)_2晶体的生长及光谱特性研究

以Yb3+作为Tm3+的敏化剂,采用泡生法生长了四方晶系的Tm,Yb∶KLW晶体(Tm3+,Yb3+掺杂浓度分别为1%和8%(原子分数))。测试了晶体的红外光谱和拉曼光谱,并对出现的峰值进行了振动归属。分析了晶体的吸收光谱,计算了相应的光谱参数。从荧光光谱可以看出,在1028 nm附近,Yb3+发射主峰的发射线宽达16 nm,对应的是Yb3+的2F5/2和2F7/2的最低能态之间的跃迁;Tm3+在1768 nm处的荧光发射峰半高宽为40 nm左右。测试了晶体的上转换荧光谱,分别在485 nm,643 nm处得到了上转换蓝光和红光,并分析了相应的上转换机制。

不同掺杂浓度Yb^(3+):YAl_3(BO_3)_4晶体光谱研究

采用顶部籽晶法生长了不同浓度Yb3+:YA l3(BO3)4(Yb:YAB)晶体,X射线粉末衍射(XRD)结果表明晶体的结构与YAB相同。研究了室温下不同掺杂浓度Yb:YAB晶体的偏振吸收光谱,以及块状的偏振荧光谱和粉末的非偏振荧光光谱,通过对不同浓度掺杂Yb:YAB晶体粉末的非偏振荧光谱的分析,实验结果表明:随着Yb3+离子掺杂浓度的增加,辐射陷阱效应对荧光谱的影响越来越严重;因此,提出了Yb:YAB晶体中荧光谱的重心波长移动与Yb3+离子掺杂浓度之间的经验关系来定量分析Yb3+离子掺杂浓度变化对辐射陷阱的影响。并且比较了不同浓度Yb:YAB晶体的光谱参数,结果表明高浓度Yb:YAB晶体是一种潜在的微片和自倍频激光材料。

Yb_(0.05):Gd_(0.20)Y_(0.75)Al_3(BO_3)_4和Yb_(0.05):Y_(0.95)Al_3(BO_3)_4晶体的生长和性质研究

采用助熔剂法生长Yb0.05:Gd0.20Y0.75Al3(BO3)4(Yb:GdYAB)和Yb0.05:Y0.95Al3(BO3)4(Yb:YAB)晶体。比较这两种晶体的室温吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及热膨胀、比热等热学性质。结果表明,Yb0.05:Gd0.20Y0.75Al3(BO3)4晶体是一种优秀的激光自倍频晶体,可以实现自倍频激光输出,并且具有宽的可调谐范围。

Er^3＋／Yb^3＋：Sr3Y2(BO3)4晶体的光谱和激光性质

采用提拉法生长了双掺Yb3+和Er3+离子浓度分别为18.63%和0.87%(原子分数)的Sr3Y2(BO3)4晶体。利用测量的偏振吸收谱结合Judd-Ofelt理论,拟合得到了该晶体中Er3+离子的偏振和有效J-O参数。测量了Er3+离子4I13/2能级和Yb3+离子2F5/2能级的荧光衰减曲线,并计算了4I13/2能级的荧光量子效率和Yb3+到Er3+的能量传递效率。利用Fuchtbauer-Ladenberg公式计算了Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁的偏振受激发射截面。在平-凹谐振腔中,利用970 nm波长光纤耦合准连续半导体激光端面泵浦1.12 mm厚的该晶体,当输出镜透过率为1.5%时,获得了最大输出功率为1.3 W和斜率效率为20%的1560 nm附近的激光输出。结果表明,Er3+/Yb3+:Sr3Y2(BO3)4晶体是一种优良的1.5～1.6μm波段激光的增益介质。

胍基稀土配合物[(CH_2)_5NC(N^iPr)_2]_3Yb的合成及晶体结构

A homoleptic lanthanide guanidinate complex [（CH2）5NC（NiPr）2]3Yb was synthesized by the metathesis reaction of lithium guanidinate with anhydrous YbCl3 in 3∶1 molar ratio in THF.Its crystal structure was determined by X-ray diffraction.The crystallographic data:C36H72N9Yb,Mr=804.07,orthorhombic,space group P212121（#19）,a=10.3168（7）,b=11.443（7）,c=35.5649（2）?,V=4199.1（5）?3,Z=4,Dc=1.272 g/cm3,F（000）=1684.00,T=193.1K,λ（MoKα）=0.7107?,μ=22.61 cm-1,R=0.040,wR=0.126 for 8653 observed reflections with（I>3.00 σ（I））.The ytterbium is six-coordinate by six nitrogen atoms of three chelation bidentate guanidinate ligands.

双掺Er^(3+)/Yb^(3+)∶Sr_3La_2(BO_3)_4晶体的生长与光谱特性

采用提拉法生长了尺寸为20mm×30mm的Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体,研究了Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体的吸收光谱和荧光光谱。根据Judd-Ofelt理论分析并计算了辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数,获得的唯象参数为:Ω2=15.59×10-20cm2,Ω4=2.25×10-20cm2,Ω6=1.49×10-20cm2。在Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体中Er3+在1533nm处发射跃迁截面为7.88×10-21cm2,Er3+的4I13/2→4I15/2能级跃迁的荧光寿命和辐射寿命分别为0.728ms和4.24ms,结果表明Yb3+对Er3+有敏化作用,提高了对泵浦光的吸收能力,Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体可望作为1.55μm波段的一种有潜力的激光材料。

光学功能晶体K_5Bi(MoO_4)_4:Yb^(3+)的光谱及晶格结构研究

基于完全对角化方法和重叠模型,计算了在K5Bi(MoO4)4∶Yb3+晶体中掺杂Yb3+的晶格结构和光谱,在计算中,考虑了中心阳离子与配体的键长和键角变化的贡献,计算结果与实验之值符合很好。结果表明:以Yb3+为中心离子的晶格结构,将沿三方对称轴向下移动了0.035 nm的距离,在上三方晶格发生伸长畸变和在下三方晶格发生压缩畸变。

Er/Yb双掺杂Li_6Y(BO_3)_3晶体的偏振光谱性能

采用提拉法生长得到了Er/Yb双掺杂的Li6Y(BO3)3晶体,测定了晶体中实际的Er3+和Yb3+离子浓度,在室温下记录了晶体的偏振吸收和发射光谱,测定了1 030 nm和1 535 nm处的荧光衰减曲线,并计算了Yb3+与Er3+离子间的能量传递效率。相比于Er3+离子单掺杂Li6Y(BO3)3晶体,Er/Yb双掺杂晶体在1 000nm附近处的吸收明显增强,在1 550 nm波长附近宽达200 nm的宽带发射以及Yb3+与Er3+离子之间有效的能量传递表明Er/Yb双掺杂的Li6Y(BO3)3晶体是一种潜在的可用于可调谐及超短脉冲激光的介质。

Nd,Ce:YAlO_3激光晶体中Ce^(3+)→Nd^(3+)的能量转移特性

测试并分析了Nd,Ce:YAlO_3晶体的吸收光谱、激发光谱和发光光谱,证实了YAlO_3中存在着Ce^(3+)→Nd^(3+)的能量转移,因此掺入Ce有可能大大提高Nd:YAlO_3的激光效率.

Yb3+-Tm3+共掺钨钼酸盐纳米晶体的发光特性

以聚乙二醇为络合剂,采用水热法制备了发光性能优越的Yb3+-Tm3+共掺BaGd2(WO4)0.5(MoO4)0.5纳米晶体。改变稀土掺杂量并生产不同掺杂量的BaGd2(WO4)0.5(MoO4)0.5∶Yb3+/Tm3+。以X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征。结果表明,BaGd2(WO4)0.5-(MoO4)0.5∶Yb3+/Tm3+纳米晶属四方晶系,粒径在25~40nm之间,使用Hitachif-4500分光光度计分析样品,发现当Yb3+/Tm3+为4∶1、Yb3+离子浓度为6.0%时,BaGd2(WO4)0.5(MoO4)0.5∶Yb3+/Tm3+的发光效率最高。当Tm3+离子发生1G4→3H6跃迁时会产生可见光发射,对应于光谱图中475nm处的蓝光;当Tm3+离子发生1G4→3F4跃迁时产生的可见光发射,对应于光谱图中650nm处的红光。光谱图像及泵浦功率的双对数曲线表明,其中蓝光发射是三光子发射过程,红光发射是双光子发射过程。样品的量子产率接近0.9%。Yb3+-Tm3+共掺BaGd2(WO4)0.5(MoO4)0.5纳米晶体的发光性能优异,具有很高的应用价值。