钒酸盐晶体一般是单光轴的四方晶体。激光输出是定向的,可以输出线偏振光。由于其低对称性,掺杂钒酸盐一般具有相对较大的吸收截面和发射截面。例如,Tm:YVO4的吸收截面是Tm:YAG的5倍以上,发射截面略大于tm3360 YAG。但其激光上能级寿命比掺杂YAG短得多,而Tm:YVO4只有Tm:YAG的十分之一,这是有限制的,从热力学性质来说,Tm:YVO4热导率低,在激光工作时容易爆裂,虽然Tm:GdVO4的热导率与Tm:YAG相近,但比Tm:YVO4更难生长,法皇冠生长的Tm:GdVO4存在色心等缺陷。Higuchi M等利用浮区法种植不同浓度的Tm:GdVO4。虽然这种晶体有很高的光学质量,但它的尺寸很小,所以它经常被用来开发微芯片激光器。2m激光对Tm:YVO4的实验研究大多集中在90年代。1992年,Saito H .等人在平行于c轴泵浦a方向5%Tm:YVO4晶体的797nm处取ti: sapphire的偏振方向,获得了1.94m的激光输出,输出功率为48mW,斜率效率为25% [42]。1998年,Bourdet G L等人对Tm:YVO4微芯片激光器进行了一系列的理论和实验研究,获得了高效率的激光输出,并在1mm厚的晶体中实现了单模输出[44]。近年来,掺入Tm3360YVO4的Tm3360YVO4激光晶体由于具有相似的光谱特性和优异的热性能,成为另一个主要研究对象。Tm:YAP晶体荧光谱及荧光寿命。小细棒TmYAP材料区别
Tm:YAP晶体荧光谱及荧光寿命的温度依赖特性为4at%Tm:YAP晶体b方向非偏振温度依赖荧光光谱。低温下Tm:YAP*有少量尖锐发射峰,随温度升高,谱线逐渐展宽,在左侧出现新的荧光峰。这是因为在低温时,荧光主要通过3F4能态的比较低Stark能级向基态3H6各Stark能级跃迁产生,当温度升高时,比较多的3F4态Tm3+处于较高Stark能级,这些离子向基态3H6发生辐射跃迁,使荧光谱向短波长方向扩展, 谱带“重心”向短波长移动。同时,由于谱线的加宽, 使相邻荧光谱线发生部分重叠, 并逐渐呈准连续带状分布。青海专业生长TmYAPTm:YAP晶体能级结构图有吗?
(2)渡族金属离子。
渡族金属离子,如铬(Cr3)、钛(Ti3)、镍(Ni3)、钴(Co2)等。在这类活化离子中,不完全电子壳层是**外层的电子壳层,没有外层电子的屏蔽作用,因此活化离子的能级和发光特性明显受到基质晶场的影响。
(3)锕系金属离子。
由于锕系元素具有放射性,难以制备,只有铀(U3)可以作为掺杂的活性离子获得激光作用。1.22米激光器的研究进展
2m激光的发射波长范围一般为1.87-2.16米,主要以Tm3和Ho3作为活性离子。2m固体激光器由于其在水中的吸收系数高、大气传输性好、对人眼安全等优点,在医学和***领域有着重要的应用,主要体现在以下几个方面:(1)医用手术刀。图12显示了生物组织中各种发色团的吸收光谱,其中水分子对光的吸收系数是激光与生物组织相互作用的重要因素。从图中可以看出,水分子在2m左右有很强的吸收带,而黑色素和血红素在该带的吸收率较低,所以2m激光容易被生物组织吸收,2m激光对人体组织的穿透深度为0.1~0.2 mm一次。可用于浅表手术,不伤深部身体,手术精度高,对人眼安全,可通过光纤传输。它可以在许多带有内窥镜的医学学科中用作手术刀。
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。Tm:YAP晶体吸收及发射截面计算公式是多少?
***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晶体生长、光谱和激光性能研究。.青海专业生长TmYAP
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1.1 Tm:YAP晶体的热导率由于Tm3+激光器是准三能级激光器,因而热学性质对其激光性能有较大影响,本实验中我们对1at%、3at%、4at%、5at%浓度b方向及4at%浓度a、b、c方向Tm:YAP晶体进行了热导率测试根据所测得热导率数值可得出以下结论:(1)1at% Tm:YAP热导率与报道纯YAP晶体热导率(11 W·m-1·K-1)接近,随着掺杂浓度增加,热导率明显降低,5at%浓度*有1at%一半多一点,因此高掺杂浓度Tm:YAP晶体将会增大泵浦阈值,并且不利于大能量激光输出的实现。(2)随温度升高热导率降低,当温度升高到150℃时热导率比室温下降低25%左右,在激光实验中必须对Tm:YAP激光晶体进行有效的冷却以提高激光效率。(3)Tm:YAP晶体b轴方向热导率略大于其它两个方向,三个方向热导率随温度变化一致。小细棒TmYAP材料区别