Ho∶BaY_2F_8晶体生长及其光谱研究

本文采用液相合成方法合成了掺钬氟化钇钡(分子式:Ho3+∶BaY2F8,简称Ho∶BYF)多晶原料,使用提拉法生长了掺钬氟化钇钡(Ho∶BYF)激光晶体,晶体生长参数:拉速0.5～1 mm/h,转速10 r/min。XRD测试表明:该晶体属于单斜晶系,空间群C2/m。测试了晶体的吸收及荧光光谱,同时计算了Ho离子对889 nm泵浦光的吸收系数及吸收截面,分别为4.84 cm-1、1.26×10-21cm2。该吸收对应于Ho3+从基态5I5到激发态5I6的跃迁,可实现3.9μm激光输出。

Er^(3+)掺杂量对Er^(3+):BaY_2F_8晶体上转换发光性能的影响

利用温度梯度法生长了Er3+:BaY2F8晶体。测量了样品的吸收谱、上转换荧光发射谱和上转换发光强度与激光泵浦功率的对数关系;分析了Er3+的上转换可见发光机制和Er3+掺量对Er3+:BaY2F8晶体发光强度的影响。结果表明,在相同泵浦功率的980 nm光激发下的Er3+:BaY2F8晶体的上转换发射谱中,552 nm绿光和653 nm红光的发光峰的强度随着Er3+掺量的增加而增大;Er3+掺量小于3.0%(摩尔分数,下同)的晶体,552 nm绿光的上转换发光占主要部分;Er3+掺杂量大于3.0%的晶体,653 nm红色光上转换发光占主要部分。552 nm绿光和653 nm红光发射皆为双光子过程。利用双光子吸收、激发态吸收、能量转移、交叉弛豫和多声子无辐射跃迁等过程解释了这一现象。

掺铥氟化钇钡晶体的生长和光谱性能

采用提拉法生长了掺铥氟化钇钡(Tm3+:BaY2F8,Tm:BYF)激光晶体。通过X射线衍射和光谱测试研究了晶体的相组成和光谱特征。结果表明:晶体属于单斜晶系,空间群C2/m,计算的晶胞参数:a=0.699 28 nm,b=1.052 93 nm,c=0.427 51 nm,β=99.69°。在吸收光谱中,室温下791 nm处的吸收峰的半高宽为42 nm,其吸收系数和吸收截面分别为4.56 cm–1和8.09×10–21 cm2。在795 nm波长激光激发下,Tm:BYF晶体在1 879.6 nm附近有很强的荧光发射峰,半高宽为79 nm,发射截面为2.13×10–21 cm2,荧光寿命为8.7 ms,有利于Tm:BYF晶体实现1.88μm激光输出。

温度梯度法生长Tm^(3+):BaY_2F_8晶体的光谱特性

采用温度梯度法成功生长出BaY2F8晶体和Tm3+:BaY2F8晶体。测试了Tm3+:BaY2F8晶体的室温吸收光谱和室温、低温荧光光谱;根据Judd–Ofelt理论,拟合出晶体场强度参数i(i=2,4,6)为:2=0.364 1×10–20cm2,4=5.750 9×10–20cm2,6=2.533 9×10–20cm2。计算并分析了Tm3+:BaY2F8晶体各激发能级的自发辐射跃迁几率、荧光分支比、荧光寿命和积分发射截面积等光谱参量,从计算的结果可以看出3F4→3H6跃迁有较大的荧光寿命、积分发射截面,易于实现人眼安全波段的激光震荡。结合室温和低温的荧光发射谱,定性阐述了随着温度的降低,荧光发射峰的强度增强,并且主要发射峰的半峰宽变窄。