由于Tm:YAP的各向异性，对3F4→3H6跃迁的发射截面，我们采用F-L公式以及偏振发射谱进行了计算。F-L公式可表示为[76]： （4-3） 式中c为光速，λ为波长，I(λ)为荧光光谱上某一波长λ处的荧光强度，n为折射率，τrad为上能级辐射寿命。5at%Tm:YAP各偏振方向发射截面计算结果如图4-19所示，其中E//a方向在1934nm具有比较大发射截面4.5×10-21cm2，接近于[25]报道数据5.0×10-21cm2。3at%Tm:YAP、4at%Tm:YAP、5at%Tm:YAP晶体E//a发...

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晶体光谱参数及能量转移参数计算方法？...

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...

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...

掺Tm3钨酸盐晶体是近年来研究较多的一种激光晶体。常见的有Tm:KY(WO4)2(Tm:KYW)、Tm:KGd(WO4)2(Tm:KGdW)、Tm:KLu(WO4)2(Tm:KLuW)等。KReW属于单斜双轴晶体，其作为激光基质的优点是：离子间距大，易于实现高浓度掺杂，猝灭浓度低。吸收发射峰宽，吸收发射截面大。3H63H4的吸收峰在800nm后达到峰值，更有利于使用商用二极管作为泵浦源，而较大的增益截面和较短的上能级寿命有利于被动锁模激光实验。掺Tm3钨酸盐晶体的激光实验***在KYW晶体上进行。2002年，Batay L E等人报道了二极管泵浦的Tm:KYW晶体的连续可调激光输出，比较大功...

Tm:YAP晶体吸收和发射截面的4.4.5.1计算... 根据前面的分析，Tm:YAP的吸收系数与浓度变化成正比，Tm:YAP的吸收截面可以用任意掺杂浓度来分析。由于二极管泵浦源一般发射非偏振光，吸收截面由5at %的Tm:YAP非偏振吸收光谱计算，对应3H4能级的吸收带计算结果如图4-18所示。其中A、C方向在795nm处有较大的吸收截面，约为5.010-21cm2，略小于文献[28]报道的数据，可能与具体实验条件有关；在800纳米处，b方向的吸收截面约为3.610-21cm2。 .. 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...

Tm:YAG是**早研究的2m激光晶体之一，是一种重要的红外可调谐激光晶体(调谐范围1.87 ~ 2.16m)。和YAG一样，Tm:YAG属于立方系，石榴石结构，O-Ia3d空间群，各向同性。Tm:YAG激光能级分裂765cm-1，单次斯塔克能级跃迁线宽约10nm，允许斯塔克能级跃迁数为117。3H63H4对应的吸收峰在785nm左右，吸收截面为5.410-21cm2。785nm Ti:蓝宝石激光激发时，荧光范围为1.6 ~ 2.3 m，峰值波长为2.05m。Tm:YAG具有大的荧光寿命和发射截面。以5.9%Tm:YAG为例，3F4能级的荧光寿命为8.5ms，激光波长(2.015m)处的...

Tm:YAP晶体吸收和发射截面的4.4.5.1计算... 根据前面的分析，Tm:YAP的吸收系数与浓度变化成正比，Tm:YAP的吸收截面可以用任意掺杂浓度来分析。由于二极管泵浦源一般发射非偏振光，吸收截面由5at %的Tm:YAP非偏振吸收光谱计算，对应3H4能级的吸收带计算结果如图4-18所示。其中A、C方向在795nm处有较大的吸收截面，约为5.010-21cm2，略小于文献[28]报道的数据，可能与具体实验条件有关；在800纳米处，b方向的吸收截面约为3.610-21cm2。 .. Tm:YAP晶体如何生长？中国台湾TmYAPTmYAP 文献报道Tm:YAG中...

3)共掺Tm3和Ho3固态激光器。Ho3的5I7能级与Tm3的3F4能级相匹配，很容易实现它们之间的有效能量传递。利用ho3 敏化，高能脉冲激光可以实现2m焦耳以上的输出。但是，Tm3和Ho3之间容易发生上转换发光和反向能量转移，影响上能级粒子的聚集，降低激光效率。例如，HO:LULIF4激光器的比较高单脉冲能量可达1J，而其比较高斜率效率*为16.5%[21]。因此，开发Tm3和Ho3共掺固体激光器的关键是找到合适的激光基质来提高Tm3和Ho3之间的能量转移效率，从而提高激光输出效率。 综上所述，掺Tm3 /Ho3的LD泵(包括单掺Tm3和Ho3；双掺杂Tm3和Ho3)晶体具有结构...

Tm:YAP晶体结构及分凝系数如前所述，YAP晶体属正交晶系畸变钙钛矿结构，空间群为D162h (Pnma)，其结构示意图如图4-2所示，其中Al3+的配位数为6，处于氧八面体的中心，而Y3+的配位数是12，处于氧配位多面体的中心。Y-O键间距离2.62Å，使稀土离子很容易取代Y3+进入晶格1。 我们通过XRD测试对所生长Tm:YAP晶体结构进行分析。不同浓度Tm:YAP与纯YAP的XRD谱比较，其中掺Tm3+YAP晶体与纯YAP晶体的衍射图谱完全一致，没有出现杂峰，说明Tm:YAP晶体结晶完整，呈完好的YAP相。 不同浓度Tm:YAP与纯YAP的XRD谱 根据衍...

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...

本章通过对1at%、3at%、4at%、5at%及15at%Tm:YAP晶体生长、结构、热力学性质、光谱性质及激光性能研究，得出主要结论如下： 1. 由于Tm3+半径小于Y3+，随Tm3+的掺杂浓度增大，Tm:YAP晶格常数减小，Tm3+在Tm:YAP晶体中分凝系数大于0.8。 2. Tm:YAP晶体热导率随掺杂浓度增大而明显减小，并且随温度升高减小，这一性质对Tm:YAP激光运转不利，在激光实验中需进行有效冷却。 3. 对于3at%Tm:YAP晶体的缺陷进行分析，认为该晶体颜色较深是由Fe离子存在造成。 4. 根据所测得的低温光谱，给出了Tm:YAP的能级结构。 ...