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。退火对3at%Tm:YAP晶体的影响大吗？上海加工TmYAP
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。山西TmYAPTm:YAP晶体的常温荧光谱及荧光寿命实验。
1.1.1 退火对3at%Tm:YAP晶体的影响我们对3at%Tm:YAP样品分别进行了H2和O2退火实验，其中H2退火为1150℃保温20h，O2退火为1200℃保温10h，O2退火后晶体颜色加深，而H2退火后晶体颜色变浅。通过对退火前后吸收谱分析我们发现，氧气退火使212nm-628nm吸收明显增加，并且在254nm和372nm处出现两个比较宽的吸收峰，而氢气退火使该段吸收减少，并且差分吸收谱在254nm和372nm处也出现两个凹陷的峰。我们认为这些缺陷的形成是由于Fe3+、Fe2+的存在造成[70]。其中254nm左右为Fe3+吸收峰，372nm差吸收峰对应Fe3+→O2-→Fe2+电荷转移吸收峰，氧气退火使Fe3+增加而Fe2+减少，故两处吸收峰增强，而氢气退火使Fe3+减少而Fe2+增加，故两处吸收峰减弱。
Tm3离子在790nm附近的吸收与商用二极管匹配良好，量子效率接近200%。掺Tm3激光器可用作Ho3激光器和中红外参量振荡器的泵浦源。掺tm3激光器是近年来2m激光器的重点研究方向之一，以掺Tm3激光晶体为工作物质的LDPSSL是目前掺Tm3激光器的主要发展方向之一
在吸收大约0.79米的泵浦光后，Tm3从基态3H6跃迁到3H4能级。当Tm3掺杂大于一定浓度时，因为3H4和3F4的能级接近3F4和3H6的能级，所以3H4能级的Tm3很容易与基态的Tm3转移能量，产生两个3F4能级的Tm3，3F4能级的Tm3跃迁到基态产生约2m的荧光，称为“一个”，然而， 由于Tm3激光器本身是一个三能级系统，工作物质的温度对系统的效率和阈值影响很大，所以工作物质具有相对较高的热导率，这是Tm3激光器设计的关键因素之一。 此外，提高Tm3激光器效率的有效途径之一是选择声子能量较高的衬底，以增加基态的斯塔克分裂，增强跃迁的振子强度，增加发射截面
3H4能级的Tm3除了把能量转移到基态外，还可能跳低到3H5和3F4能级，产生约2.3m和1.4m的荧光，并可能吸收另一个光子，借助声子跳高到1G4和1D2能级，从而影响3H4 3H62 3F4的能量交叉弛豫过程。由于上转换概率随着Tm3掺杂浓度的增加而增加，因此在Tm3激光晶体中选择合适的掺杂浓度是必要的
测试了Tm:YAP晶体不同浓度不同方向热导率以及4at%Tm:LSO垂直生长方向热导率，为激光实验提供指导意义。
20世纪80年代，随着商用二极管的发展，人们开始寻找适合二极管泵浦的激光基板。斯通曼R C用钛宝石激光器泵浦Tm:YAG获得连续可调谐激光输出[15]后，tm3360 YAG在785nm处的强吸收与大功率激光二极管的发射波长相匹配引起了***关注。在此基础上，发展了大量掺Tm3激光器和Tm3、Ho3共掺激光器。1997年，Honea报道了2mTm:YAG激光输出为115W[16]。2003年，美国航天局实现了600 mJ 温二极管泵浦的Tm，Ho:YLF激光器[17]。
1992年，斯通曼研发了一种2.01米腔内泵浦的Ho:YAG激光器，由二极管泵浦的Tm:YAG [18]产生，斜率效率为42%。该系统避免了Tm3和Ho3共掺激光器中Tm3和Ho3相互能量转移引起的上转换发光和反向能量转移过程，提高了量子效率，降低了增益对温度的敏感性，使Ho3 2m激光器能够实现高功率和大能量输出。2000年，Budni P A等人用二极管泵浦的Tm:YLF泵浦Ho:YAG，产生大于16W的2.09m激光输出[19]。2006年，So S等人用高能Tm:YLF激光器通过腔内侧泵浦的方式泵浦Ho:YAG，获得了14W的连续激光输出，估计比较大输出能量可以超过100W[20]。 Tm:YAP晶体能量转移参数计算结果如何？加工TmYAP
Tm:YAP晶体吸收及发射截面计算方式？上海加工TmYAP
1.1.1 Tm:YAP晶体能级结构通过低温吸收谱和荧光谱，可以比较准确的确定Tm:YAP晶体的能级结构。如图4-17，由吸收谱和发射谱交叠，可确定3F4能级零声子线位置EZL=5621cm-1，然后根据发射谱确定基态13个stark能级，再根据吸收谱确定激发态能级，在这里我们给出了包含3H4、3H5、3F4以及基态3H6的能级图结构1.1.1 Tm:YAP晶体光谱参数及能量转移参数计算光谱参数诸如吸收发射截面、J-O参数、跃迁几率等以及能量转移参数如能量交叉弛豫几率等是评估晶体激光性能、设计激光器结构所需要的重要参数，下面以Tm:YAP吸收和发射光谱为基础，对这些参数进行了计算。上海加工TmYAP
