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。 1.进一步优化光腔参数，设计合适的光腔结构，提高Tm:YAP晶体的激光输出效率及输出能量。广西常规尺寸TmYAP
为了更好了解Tm3+在Tm:YAP晶体中吸收跃迁特性以及其温度依赖特性，我们测试了4at%Tm:YAP晶体b向样品的变温吸收谱。图4-7为3H6→3H4跃迁对应的变温吸收谱。低温下Tm3+吸收为尖锐谱线，随温度升高，吸收峰变宽，吸收强度减弱，这是由于温度升高，晶格热振动增强，吸收过程将伴随更多的声子发射，使跃迁几率减小，强度减弱，谱峰变宽。红外侧805nm之后存在两个较弱的吸收峰，随温度升**度增强，我们认为这两个小峰对应基态中较高的Stark能级吸收跃迁。随温度升高，基态中较高的Stark能级热布局增大，因而跃迁强度增大。整个吸收光谱随温度升高重心红移。内蒙古TmYAP方法Tm:YAP晶体光谱参数及能量转移参数计算结果。
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
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。Tm:YAP晶体的光谱性能多少？
报道的掺Tm3硅酸盐晶体包括y2 O3(YSO)、CaAl2SiO7(CAS)和SrY4(SiO4)3O(SYS)。与铝酸盐晶体相比，硅酸盐晶体一般对称性较低，声子能量较大，因此能级分裂较大，有利于粒子数反转的形成。更强的晶场使它们具有更强的跃迁振子强度、更宽的吸收峰和发射峰以及更大的吸收和发射截面。但是硅酸盐晶体一般寿命短，热导率比铝酸盐低，影响输出激光性能。鉴于上述硅酸盐基质的优点和较差的热力学性质，掺Tm3的硅酸盐晶体在薄板激光器和锁模激光器中有很大的应用前景。表13显示了Tm3 YSO、CAS和SYS晶体的主要结构参数和光谱特性。Tm:YAP晶体的热导率多少？中国香港TmYAP材料区别
Tm:YAP晶体的激光实验研究。广西常规尺寸TmYAP
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。 广西常规尺寸TmYAP
