***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。
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三价稀土金属离子有未填充的4f轨道，5s5p轨道处于满态。由于外电子的屏蔽作用，4f层电子受外界电磁场的影响较小，因此这些离子在不同的矩阵中具有类似自由电子的相对稳定的能级结构。迭克集团给出了60年代晶体中主要三价稀土离子的能级图[8]，如图11所示。外电子的屏蔽作用也使得三价稀土离子的4f4f跃迁谱线锐利，吸收带强，受基体影响较小，成为激光材料发展的优先。二价的稀土离子主要包括Sm2、Dy2和Er2。二价稀土离子的4f壳层比三价离子多一个电子，降低了5d态的能量。因此，4f5d跃迁的吸收带在可见光区，振子强度远大于4f4f跃迁吸收的振子强度，有利于离子吸收光泵能量。然而，二价稀土离子的激光辐射跃迁一般是4f4f跃迁，因此保持了三价离子的锐线光谱特性。但是，二价的稀土离子不稳定，暴露在高能辐射下容易失去4f壳层中的一个电子，变价，导致色心和激光性能差。浙江抛光TmYAPTm:YAP晶体主要用在哪方面啊？
..在不同温度下测得3F4能级衰减曲线，通过公式4-2拟合该能级寿命，.........................得到寿命的温度依赖曲线如图4-16。随温度升高，3F4能级寿命先增大后减小。我们认为其原因是在较低温度时，随温度升高，晶格振动增强，3H4+3H6→3F4+3F4交叉弛豫几率增大，使得Tm3+容易在3F4能级停留，3F4能级寿命增大；当温度超过一定范围继续升高时，3F4+3F4→3H4+3H6交叉弛豫几率相对增大并且Tm3+之间能量传递加快，使3F4能级寿命减小。
4.5Tm:YAP晶体激光实验研究
在哈尔滨工业大学可调谐激光实验室测试了浓度分别为3at%、4at%和5at%的Tm:YAP晶体的激光性能。相干场匹配功率计用于测量激光功率，探头为PM-30。激光波长由波长为30cm、光栅常数为300巴/毫米、闪耀波长为2m的WDG30光栅单色仪测量。
3at%Tm:YAP激光实验在18水冷温度下进行，样品沿b方向垂直切割，尺寸为448mm3。当注入功率为22W时，获得波长为1.94m的5W激光输出，光-光转换效率为23%。当输出镜的传输耦合比为5%且8mm长晶体一起使用时，谐振器的传输损耗降低，输出增益较低的1.98~1.99m波长振荡。比较了3at%Tm:YAP晶体在H2退火前后的激光性能。H2退火后3at% tm3360yap晶体的斜率效率比未退火时高40%。如图4-23所示，可以看出H2退火减少了杂质离子(Fe3等。)和晶体中的缺陷，提高晶体的激光性能。具体原因需要进一步分析。
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一、基质材料
激光工作物质中的基体材料为***离子提供了外场，使***离子产生合适的激光发射，并影响发射峰位置和发射线宽。由相同活化离子的不同基质组成的工作物质可以具有不同的发射波长范围、激光阈值和激光倾斜效率。一般来说，作为激光工作物质的基体材料应具有以下特征：
(1)良好的光学性能。基体材料应具有宽的传输线和高的透光率，以满足激光输出的需要。
(2) 良好的力学和热力学性能。基体应具有高的机械强度和导热性，小的热膨胀系数和稳定的热光性能。由于激光会产生大量的热能和一系列的热效应，从而影响激光的振荡阈值，甚至损害工作物质的质量，所以热力学性能对于激光工作物质来说非常重要。
(3)可以为活性离子提供合适的掺杂位置。为了获得不同功率的不同种类的激光输出，需要一定浓度的活化离子，因此基体材料应该具有与活化离子半径相近的元素，以保证活化离子能够顺利进入晶格。
(4)易于准备。可以在保证光学质量的前提下制备掺杂材料。 Tm:YAP与纯YAP晶体具有相似的结构吗？内蒙古圆棒TmYAP
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(5)基体干扰小。在原子吸收光谱分析中，经常会遇到形成稳定化合物的干扰，在ICP光谱分析中可以忽略，电离干扰不明显，可以用一套标准溶液来分析各种样品溶液。(6)多元素可以同时测定，样品中的主要成分、次要成分和微量成分可以同时测定。(7)可测量的元素有很多种(约80种)。目前，电感耦合等离子体原子发射光谱法已成为同时测定多种无机元素的有力工具.该方法在我们的实验中主要是用于测定晶体中掺杂元素的含量，采用的等离子体发射光谱仪型号为Advantage（美国Thermol公司）。样品为少量晶体研磨成尽可能细的粉末，测定元素含量时需将样品溶解配成溶液。计算晶体中掺杂离子的分凝系数，取样位置一般位于籽晶与晶体相接处以下，靠近晶体顶部的部分。江西TmYAP市场价格
