Nd:Gd_3Ga_5O_(12)多晶原料合成及单晶生长研究

通过对晶体生长时和生长后原料挥发物的XRD分析,发现在炉膛内壁上的挥发物质是Ga2O3和Ga2O的混合物,而观察窗口及后加热器内壁上的挥发物主要是Gd2O3。为避免原料中Ga2O3的挥发,按化学计量比配料,在1300℃下,采用固相反应法合成了Nd∶Gd3Ga5O12(Nd∶GGG)多晶原料。用此多晶原料,采用提拉法进行了Nd∶GGG单晶生长研究,所获单晶的荧光发射峰位于1061 54nm。对晶体表面的开裂现象进行了分析。

掺钕钆镓石榴石晶体的激光性能

采用提拉法生长了Nd∶Gd3Ga5O12(Nd∶GGG)晶体。切割后的样品经过端面抛光,测试了荧光光谱、吸收光谱和激光性能。荧光光谱表明:晶体的最强的荧光发射峰位于1 062 nm,是Nd3+的4F3/2—4I11/2谱项导致的荧光发射。由吸收光谱发现:Nd∶GGG晶体的最强吸收峰位于808 nm,表明该晶体适合于激光二极管泵浦,并且吸收峰强度随掺杂离子浓度的增加而增加。激光性能测试结果表明:激光二极管泵浦时光光转换效率为33.8%,斜效率为57.8%。

掺 Ca^(2+)的 Gd_3Ga_5O_(12)晶体正电子湮没研究

本工作测定了含 Ca^(2+)量为0—100ppm 的 GGG 单晶的正电子寿命和 S 线形参数。Ca^(2+)含量在0—13.0 ppm 时,(?)和 S_j 随[Ca^(2+)]增加而线性增加,在其他浓度,(?)_j 和 S_j 只有轻微上升。研究了掺 Ca^(2+)后氧空位产生及其变化。

Yb:Gd_3Ga_5O_12多晶粉体的制备及性能表征

采用溶胶–凝胶法合成了Yb:Gd3Ga5O12(Yb:GGG)多晶粉体。利用X射线衍射、热重-差热分析、扫描电镜、红外光谱、荧光光谱测试手段,对前驱体及煅烧的粉体的结构、形貌及光谱性能进行了研究。结果表明:950℃煅烧的粉体已是属于体心立方的晶体结构的Yb:GGG纯相。热重–差热分析表明:Yb:GGG超细粉体的总的质量损失为29.13%,初晶化温度在830.6℃附近,粉体在1246℃左右晶化程度较高。随着煅烧温度的提高前驱粉体粒度不断增加,形成Yb:GGG纯相的最佳的煅烧温度为950℃,所获得的纳米粉体粒度约为80～100nm,粒径均匀、分散性和流动性较好。荧光光谱表明,主要发射峰位于1030nm,是Yb3+的基态2F7/2与激发态2F5/2能级跃迁导致的荧光发射。

聚氨酯抛光垫机械抛光钆镓石榴石晶片

钆镓石榴石(gadolinium gallium garnet,GGG)晶片是一种性能优良的激光材料,但其在抛光后易产生划痕、效率低。为保证GGG晶片的平面度、提高抛光效率,同时控制划痕现象,使用聚氨酯抛光垫进行机械抛光,研究抛光压力、抛光盘转速对平面度和表面粗糙度的影响。研究表明:使用聚氨酯抛光垫可以有效避免加工过程中产生划痕。在载荷127g/cm2,转速70r/min的条件下,抛光30min后的平面度可达到226nm,表面粗糙度RMS可达到36.3nm;表面缺陷较小,可被后续化学机械抛光很快去除。

铒镱共掺钆镓石榴石激光晶体生长及荧光光谱分析

采用提拉法生长了掺10%(摩尔分数,下同)Yb3+、掺Er3+分别为3%,5%和10%的Er3+:Yb3+:Gd3Ga5O12(Er:Yb:GGG)晶体。分析了Er:Yb:GGG晶体的结构和荧光光谱。结果表明:所生长的晶体属于立方晶系,Ia3d空间群。在980nm激光激发下,晶体样品在1000～1600nm范围内存在3个较强的发射带,相应的发射峰分别位于1030,1471nm和1534nm附近。由于Yb3+对Er3+的敏化作用,随着Er3+掺量的递增,1030nm处的发射峰强度逐渐减弱,1471nm和1534nm处的发射峰强度逐渐增强。计算了各个发射峰的受激发射截面积,铒和镱离子掺量为10%的晶体(10%Er:10%Yb:GGG)的受激发射截面高达2.0073×10–18cm2,可以产生较强的1534nm人眼安全波段的激光。