Er^(3+),Yb^(3+)∶YAl_3(BO_3)_4晶体的光谱性质研究

采用助熔剂法生长了Er3 + ,Yb3 + 共掺的YAl3 (BO3 ) 4 晶体 ,测量了晶体的室温吸收谱。由此吸收谱 ,根据Judd Ofelt理论计算了Er3 + 在Er3 + ,Yb3 + ∶YAl3 (BO3 ) 4 晶体中的强度参数、自发辐射几率、积分发射截面等参数。强度参数为Ω2 =2 .4 4× 10 -2 0 cm2 、Ω4=2 .0 0× 10 -2 0 cm2 、Ω6=6 .10× 10 -2 0 cm2 。研究了晶体的荧光特性 ,并在 976nm激光泵浦下得到了上转换绿色荧光。

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∶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。

GdAl3(BO3)4及其Yb^3＋激活激光晶体的研究

采用顶部籽晶法从K2Mo3O10-B2O3助熔剂体系中生长出尺寸达到20mm的GdAl3(BO3)4(简称GAB)和Yb3+激活的晶体。测试了GAB晶体的〈100〉和〈001〉轴向热膨胀系数,确定了透光波长范围,计算了有效倍频系数和相位匹配角随波长的变化,结果表明GAB晶体在整个透光范围内均可实现相位匹配。测定了Yb3+:GAB晶体在室温下的偏振吸收和荧光光谱,进行了光谱计算,测试了晶体的激光性能,在1046nm处实现了2.1W激光输出,斜率效率达到58%。

Tb:YAl_3(BO_3)_4晶体的生长与光谱性质

采用助溶剂法成功地生长了Tb:YAl_3(BO_3)_4晶体。测量了晶体的室温透过谱和荧光光谱。晶体的透光波段较宽,紫外截止吸收边在230nm附近。实验表明,在一定能量光的激发下,晶体在485nm、542nm、590nm、622nm处可产生强弱不同的发射谱峰。在542nm处最强,对应于Tb^(3+)的~5D_4→~7F_5发射。Tb:Al_3(BO_3)_4晶体的比热为0.755 0

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。

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。

GdAl_3(BO_3)_4及其Yb^(3+)激活激光晶体的研究

采用熔盐顶部籽晶法从K_2Mo_3O_(10)-B_2O_3助熔剂中生长出尺寸为20mm的优质GdAl_3(BO_3)_4(简称GAB)和Yb^(3+)激活的激光晶体。确定了GAB晶体的透光波长范围、折射率和倍频系数随波长的变化,结果表明其在整个透光范围内均可实现相位匹配,显示了其作为倍频晶体和自变频晶体的应用前景;测定了Yb^(3+):GAB晶体在室温下的偏振吸收、荧光光谱和荧光寿命,并进行了光谱计算,测试了晶体的激光性能,在～1.04μm波段实现了～2.2W激光输出,斜率效率达到53%,显示出Yb^(3+):GAB晶体的潜在应用前景。

Yb^(3+):YVO_4晶体的生长及光谱性能研究

采用提拉法生长出光学质量优良的Yb3 + :YVO4晶体 ,研究生长过程中工艺参数的控制。测得掺杂浓度为18.1%Yb3 + :YVO4晶体中Yb3 + 离子的有效分凝系数Keff为 0 96。测定了不同Yb3 + 离子掺杂浓度晶体的吸收光谱和荧光光谱 ,并分别计算了不同掺杂浓度下Yb3 + :YVO4晶体的光谱参数。本文总结和解释了掺杂浓度影响其性能的规律 ,讨论了Yb3 + :YVO4晶体作为激光晶体的优点。

红色荧光粉YAl_3(BO_3)_4:Eu^(3+)的制备及发光性能研究

以稀土氧化物、硝酸铝和硼酸为原料,高温固相反应制备了单相红色荧光粉YAl3(BO3)4:Eu3+,用X射线衍射和发射光谱对荧光粉末的结构和发光性能进行了分析。研究了煅烧温度、Eu3+掺杂量对其发光性能的影响。结果表明,反应物在1 250℃下煅烧可制得单相YAl3(BO3)4:Eu3+晶体,在YAl3(BO3)4:Eu3+晶体中,Eu3+取代了YAl3(BO3)4晶体中Y3+,占据了非对称中心格位。在394 nm的紫外光激发下,YAl3(BO3)4:Eu3+荧光粉具有很强的发光性能,与(Y,Gd)BO3:Eu3+荧光粉相比,最强发射线波长由596 nm变为618 nm,由橙红色光变为红色光,色纯度有了很大提高。Eu3+的最佳掺杂量为8%(物质的量分数)。

Nd:Gd_xY_(1-x)Ca_4O(BO_3)_3晶体的生长及其光谱性能研究

利用熔体提拉法生长了大尺寸，高质量的新型激光自信频晶体Ｎｄ：ＧｄｘＹ１－ｘＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３简称Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ）．对Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体的ＸＲＤ衍射图进行指标化，得到它的晶胞参数为α＝８．０８０Ａ； ｂ＝１６．０１６Ａ； ｃ＝３．５３８Ａ； β＝１０１．１８°；μ＝４９１．１Ａ３．对取自不同部位的晶体粉末进行ＩＣＰ原子发射光谱分析表明晶体整体组份均匀一致，根据熔体和晶体粉末的ＩＣＰ数据计算，Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体中Ｎｄ３＋的分凝系数为０．６３．首次报道了 Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体２００～３０００ｎｍ室温透过光谱和室温荧光光谱及荧光寿命．室温透过光谱表明Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体的紫外吸收边在～２２０ｎｍ，具有很宽的透光波段（～２２０～２７００ｎｍ）； Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体在８００ｎｍ附近存在很强的吸收，适合于ＬＤ泵浦．荧光光谱表明Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体是一种很有潜力的ＲＧＢ（ｒｅｄ；ｇｒｅｅｎ， ｂｌｕｅ）激光自信频晶体．掺杂 ４％、 ５％ Ｎｄ：ＧｄＹＣＯＢ晶体的荧光寿命分别为 １０５μｓ和１００μｓ．

LaAl_3(BO_3)_4的合成及其晶体结构的研究

在研究LnAl3(BO3)4(Ln=稀土元素,Y)的合成及发光特性过程中,发现镧铝硼酸盐LaAl3(BO3)4具有一种新的晶体结构。本文用助熔剂法合成了LnAl3(BO3)4(Ln=Gd,La)单晶样品,LaAl3(BO3)4为薄板状,而GdAl3(BO3)4为六方的棒状。用TREOR90程序对LaAl3(BO3)4粉末样品的X射线衍射数据进行了指标化,结果为:LaAl3(BO3)4属正交晶系,晶胞参数为a=0.93586(4)nm,b=0.79904(3)nm,c=0.40626(6)nm,V=0.34595nm3。在1000℃空气环境下,用硝酸盐热分解法合成了单相LnAl3(BO3)4:Eu3+(Ln=Gd,La)荧光粉并研究了其发光特性,结果表明:LnAl3(BO3)4:Eu3+(Ln=Gd,La)是非常有前途的等离子显示器用荧光粉。

Er^(3+),Yb^(3+)∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体的生长、光谱和1.5μm激光性能

采用提拉法生长了1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)和1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)两种晶体(式中Er、Yb浓度为原子数分数)。测量并分析了晶体在室温下的吸收系数谱、上转换荧光谱、发射截面谱、增益截面谱和荧光衰减曲线。1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体在峰值荧光波长1537 nm处的发射截面、Er^(3+)的4 I 13/2多重态荧光寿命和Yb^(3+)→Er^(3+)的能量传递效率分别为0.54×10^(-20)cm^(2)、9.9 ms和90%;1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体在峰值荧光波长1537 nm处的发射截面、Er^(3+)的4 I 13/2多重态荧光寿命和Yb^(3+)→Er^(3+)的能量传递效率则分别为0.58×10^(-20)cm^(2)、9.7 ms和93%。基于975 nm半导体激光端面泵浦,在1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体中实现了97 mW最高功率和27.1%斜效率的1567 nm连续激光输出,在1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体中实现了93 mW最高功率和17.1%斜效率的1567 nm连续激光输出。

自变频激光晶体Nd^(3+):GdAl_3(BO_3)_4的研究

采用熔盐法生长出尺寸为30mm的Nd3+:GdAl3(BO3)4优质晶体,进行了吸收光谱和荧光光谱的测定研究,计算得到晶体发射截面为σe1061.9=2.9×10-19cm2和σe1338mm=5.5×10-20cm2.采用染料激光器作为泵浦源,对晶体进行了自变频激光实验研究,在紫外可调谐(378-382nm)、绿光531nm、蓝光(436-443nm)、红光(669nm)和红外可调谐(1305-1365nm)波段实现了激光输出,输出的最大功率分别为:105μJ/脉冲、119.5μJ/脉冲、445μJ/脉冲、19μJ/脉冲和31μJ/脉冲.

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。

GdAl3（BO3）4和Nd离子掺杂的倍频与自变频激光晶体研究

采用熔盐顶部籽晶法从K 2 Mo 3 O 10-B 2 O 3助熔剂中生长出尺寸为20 mm的优质GdAl 3(BO 3)4(简称GAB)和Nd^3+激活的自变频激光晶体。确定了GAB晶体的透光波长范围、折射率和倍频系数随波长的变化,结果表明其在整个透光范围内均可实现相位匹配。测定了Nd^3+∶GAB晶体在室温下的偏振吸收、荧光光谱和荧光寿命,进行了光谱计算,测试了晶体的自变频激光性能,实现了紫外-可见光-红外-中红外多波段激光输出。

Nd^(3＋)：Sr_3Gd_2(BO_3)_4晶体的光谱特性研究(英文)

用提拉法成功生长出Nd:Sr3Gd2(BO3)4晶体,并对其光谱性能进行了研究.测量了晶体在200～1000nm波段的吸收谱.用808nm的波长激发,测量了晶体的荧光光谱和荧光寿命,计算得到晶体的发射截面.根据J-O理论计算了晶体的光谱参数,与其它Nd掺杂的晶体的光谱参数做了比较和分析.

激光自倍频晶体Yb_xY_(1 -x)Al_3 (BO_3)_4 的研究进展

本文回顾了自倍频晶体的发展过程 :从Yb3 + 离子的能级结构和光谱特性出发 ,阐述了掺Yb3 + 激光材料的研究前景和研究意义 ;简述了本课题组在YbxY1-xAl3 (BO3 ) 4晶体方面所取得的研究成果 ;并对YbxY1-xAl3 (BO3 ) 4晶体的未来发展作了展望。

ThSiO_4晶体中Yb^(3+)离子的自旋哈密顿参量的理论研究

从晶体场理论出发,用考虑了二阶微扰贡献的理论公式和由晶体结构数据和重叠模型获得的晶场参量,计算了ThSiO4晶体中四角对称的Yb3+离子的自旋哈密顿参量g因子和超精细结构常数A因子,计算结果与实验很好地符合,并对结果进行了讨论。

1.5μm波段多波长Er:Yb:YAl_3(BO_3)_4激光器

采用熔盐法获得了Yb3+和Er3+离子掺杂浓度分别为25和1.1at.%的YAl3(BO3)4晶体。利用970nm半导体激光器作为泵浦源,通过调节其准连续运转的占空比实现了增益介质在不同晶体温度下的激光运转,并分析了不同Er:Yb:YAl3(BO3)4晶体温度对1.5μm波段输出波长的影响。在端面泵浦的平-凹腔中,分别实现了1600、1550、1540、1520nm4种波长的激光运转,其斜率效率分别为21%、6%、17%、15%。当吸收泵浦功率为15.7W时,这4种激光波长的最大准连续输出功率分别达到2.4,0.64,1.5和1.2W。这种输出波长的温度效应有可能成为一种获取1.5μm波段特定应用波长激光的方法。