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Tm:YAP激光晶体

YAP晶体属于正交畸变钙钛矿结构，是负双轴晶体。其结构参数和基本理化性质见表11。

Tm:YAP具有与纯YAP晶体相似的结构。与Tm:YAP相比，Tm:YAP具有类似于Tm:YAP的优异热力学性能，并且由于其双光轴，可以***Tm:YAP激光器工作过程中产生的热双折射效应，提高激光输出效率。另外，Tm:YAP的结构各向异性使得其发射截面各向异性，不同取向的Tm:YAP晶体具有不同的激光功能、输出波长和工作形式。在光谱性质上，对应于3H63H4的Tm:YAP的吸收峰约为795nm，报道的吸收截面为6.7  10-21 cm2(797nm，与非偏振的比值为3%)[28]，这更有利于用商用二极管GaAs/铝镓砷泵浦。其荧光范围覆盖1.6~2.1m，在1.936m处的发射截面达到5 和10-21 cm2(方向未知)，约为Tm:YAG的两倍，激光器的上能级寿命约为5ms[25]。Tm:YAP可输出1.94m连续和1.965~2.020m连续调谐激光输出，特别指出1.94m激光与2.5m  Cr:ZnSe吸收匹配良好。 YAP晶体属正交晶系畸变钙钛矿结构？吉林TmYAP成本价

我们对不同浓度Tm:YAP样品1.94mm处寿命进行了测试，归一化衰减曲线如图4-12所示，在1-5at%浓度范围内，衰减曲线无明显变化趋势，而15at%浓度衰减曲线下降明显变抖由于交叉弛豫作用，Tm3+ 3F4能级一般不为指数衰减，我们采用公式：对衰减曲线进行了拟合，拟合结果如表4-4所示。图4-13更清楚表示了Tm3+ 3F4能级寿命与浓度关系，在4at%浓度之**F4能级寿命总体趋势增加，而4at%浓度之后，3F4能级寿命迅速下降，这与前面荧光光谱的分析一致。西藏加工TmYAP有Tm:YAP晶体吸收及发射截面计算公式吗？

1 Tm:YAP晶体研究

Tm:YAP晶体的生长通过提拉法生长了透明、完整不开裂、内部无包裹物、散射少的的高光质量Tm:YAP单晶，其中1at%、4at%、5at%、15at%Tm:YAP颜色随浓度增加而加深从淡黄色到棕黄色，而3at%Tm:YAP呈深黄色，如图 41所示。晶体毛坯尺寸分别为：1at% Tm:YAP晶体Φ35×80mm3，3at% Tm:YAP晶体Φ30×90mm3，4at% Tm:YAP晶体Φ35×80mm3，5at% Tm:YAP晶体Φ35×85mm3，15at% Tm:YAP晶体Φ30×56mm3。..............................

通过已知的发射截面和吸收截面，可由下式对增益截面进行估算[76]：

                        (4-4)

该公式中，σg(λl)表示在某一激光波长λl处的增益截面，β表示处于激发态的粒子占总粒子的分数，σem(λl)和σabs(λl)则分别表示激光波长处的发射截面和吸收截面。

图4-21  5at%Tm:YAP晶体E//a方向增益截面

计算所得增益截面如图4-21，可见Tm:YAP晶体E//a方向具有宽且平缓的发射峰，以β=0.5为例，从1756nm至2150nm范围内增益截面均为正值，这说明Tm:YAP在2mm波段将具有宽调谐特性。增益截面峰值为1934nm，当β=0.5时，该峰值达到2.08×10-21cm2。 Tm:YAP晶体的常温荧光谱及荧光寿命实验。

到目前为止，2m激光器经历了近50年的发展，已经广泛应用于科学研究、医疗、***等领域。综上所述，目前2m激光主要通过以下方式实现：

1)掺Tm3固态激光器。掺Tm3固体激光器是2m波段**重要的固体激光器。Tm3离子在790nm附近的吸收与商用二极管的吸收匹配良好，2m波段激光输出对应3f4和3h6能级之间的跃迁，具有长荧光寿命的特点，由于Tm3离子的交叉弛豫，其量子效率接近200%，可以实现连续波高功率激光输出。Tm:YAG、Tm:LuAG、Tm:YAP、Tm:YLF/LuLF等。

2)掺Ho3固体激光器。掺Ho3固体激光器的2m波段激光输出对应Ho3的5i7-5i8stark能级跃迁，具有受激发射截面大(是Tm3的5倍以上)、激光上能级寿命长(有利于储能)、输出波长大于2m(更有利于中远红外非线性变频的应用)的特点，主要用于高峰值功率、高频脉冲激光输出。而掺Ho3激光晶体没有合适的LD泵浦源，激光输出往往是通过1.9m  Tm3激光的共振泵浦实现的。 如何才能提高Tm:YAP晶体的激光输出效率及输出能量？浙江TmYAP成本价

Tm:YAP吸收系数与浓度变化成正比?吉林TmYAP成本价

文献报道Tm:YAG中CD-A=3.88×10-40cm6/s[72][73]，该数值与之十分接近，说明在Tm:YAP晶体中能量交叉弛豫能有效的发生。由公式3-12、3-15，结合J-O计算结果及多声子弛豫几率，可计算得3H4能级本征寿命（即不存在交叉弛豫时的寿命）为t=388ms，代入公式3-18可得Tm:YAP中能量交叉弛豫半径为：R=6.2Å。

施主与施主离子间能量转移参数CD-D采用3H4→3H6发射截面（倒易公式计算）与3H6→3H4吸收截面交叠积分计算。倒易法公式可写为[75]：

式中h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，T为实验温度，Zl、Zu为下、上能级的配分函数，EZL为两能级间零声子能量。计算结果为：CD-D=2.48×10-39cm6/s。CD-D要远大于CD-A，这是由于施主离子间这种能量转移所对应能级间隔相同，为能量共振转移，而施主与受主离子之间两能级间隔不同，能量交叉弛豫过程多需声子协助发生 吉林TmYAP成本价

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