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。 如何才能提高Tm:YAP晶体的激光输出效率及输出能量?北京TmYAP材料区别
由于Tm:YAP的各向异性特性,我们采用TPM法计算了其JO参数。对三个方向的非偏振吸收谱,选取3H6→3F4、3H5、3H4、3F2、3及1G4吸收峰进行积分,利用公式3-1计算得实验谱线强度(折射率n取1.93),并利用公式3-2拟合得JO参数:
Ω2=0.8×10-19cm2,Ω4=1.6×10-19 cm2,Ω6=1.1×10-19 cm2
均方根偏差1.51×10-22 cm2,说明拟合结果较好。拟合得到的JO参数与文献[71]报道的比较接近(Ω2=0.67×10-19cm2,Ω4=2.3×10-19 cm2,Ω6=0.74×10-19 cm2)。
通过JO参数可以对Tm3+荧光性质进行预测,这里我们计算了3F4、3H4能级到低能级跃迁谱线强度S、辐射跃迁几率A、荧光分支比β及辐射寿命τ 辽宁TmYAP供应哪里有卖Tm:YAP晶体的?
***离子
激光工作物质通过***离子粒子数反转来实现激光操作。常用于活化离子的元素有:稀土金属离子(二价或三价);渡族金属离子;锕系金属离子。
(1)稀土金属离子。
稀土元素是门捷列夫元素周期表第三亚组的15种镧系元素,原子序数从57到71不等。从19世纪末开始,稀土元素被用于制造蒸汽灯罩、燧石和弧光灯碳棒等初级应用产品,现在广泛应用于彩电屏幕、三基色节能灯、绿色高能可充电电池、汽车尾气净化催化剂、计算机驱动器、核磁共振成像器、固态激光器、光纤通信和磁悬浮列车等高科技领域。
Tm:YAP晶体的激光实验研究我们采用实验装置,对3at%、4at%及5at%浓度Tm:YAP晶体在哈尔滨工业大学可调谐激光实验室进行了激光性能的测试。激光功率的测量采用Coherent Fieldmate功率计,探头为PM-30。激光波长的测量采用WDG30光栅单色仪,焦距30cm,光栅常数300条/mm,闪耀波长2mm。
3at%Tm:YAP激光实验在水冷温度18℃下进行,样品垂直b向切割,尺寸为4×4×8mm3,当注入功率22W时,获得5W 波长为1.94mm激光输出,光光转换效率23%。输出镜透射耦合率5%和8mm长晶体配合使用时,由于谐振腔透射损耗减小,增益较低的1.98~1.99mm波长振荡输出。对H2退火前后晶体激光性能进行了比较,3at%Tm:YAP晶体经过氢气退火处理,斜率效率较未经退火的提高40%,可见H2退火使晶体中杂质离子(Fe3+等)及缺陷减少,提高了晶体的激光性能,具体原因还有待于进一步分析。 Tm:YAP晶体的激光性能?
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。 什么是Tm:YAP晶体啊?辽宁TmYAP供应
Tm:YAP晶体能量转移参数计算。北京TmYAP材料区别
氟化物晶体声子能量较小,激光的上能级荧光寿命较长,有利于实现激光操作。此外,氟化物晶体一般具有中等硬度和热导率,因此常被用作激光基底。Tm:YLF、Tm:CaF2、Tm:BaY2F8等掺入Tm3的氟化物晶体被***报道。它们的结构截然不同。YLF是四方单轴晶体,CaF2是立方各向同性晶体,BaY2F8是单斜晶体。不同的结构使它们的光谱性质不同。Tm:YLF因其***热透镜效应和输出线偏振光的优点而被***研究。1998年,Yokozawa T等人在12%Tm:YLF中通过781nm二极管泵浦获得了4.6 nm调谐范围的单纵模1.3mW激光输出。北京TmYAP材料区别