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。生长Tm:YAP晶体的公司有哪些？北京TmYAP市场价格
1985年，Antipenko B M等提出了Cr，Tm，Ho三重掺杂YAG晶体[14]。利用氙灯泵浦，***在室温下实现了低阈值2.12米激光工作。如图13所示，氙灯的可见光部分被Cr3的宽带吸收，使其从基态4a 2跃迁到4T1和4T2能态，然后通过非辐射跃迁弛豫到2E和4T2能态。由于2E能态被禁止基态跃迁，2E能态类似于Tm3 3F3能态，它们之间容易发生共振转移。基态中的Tm3跃迁到3F3能态，3F3能态的Tm3通过无辐射跃迁弛豫到3H4能态。一个处于3H4能态的Tm3很容易与基态的Tm3交叉弛豫，产生两个处于3F4能态的Tm3。而3F4能级的Tm3通过共振转移将能量转移到Ho3，使基态5i 8的Ho3跃迁到5I7能级，然后激发5I7能级的Ho3跃迁到基态产生2.1m激光。这种由两种离子组成的敏化HO3**提高了Er3或Cr3直接生成敏化HO3的效率，因此引起了***的研究。通过优化浓度和不断改造激光器，灯泵浦的铬、铥、钬激光已于20世纪90年代实现商业化，并已在中多个医学学科中得到临床应用由于闪光灯泵浦源的限制以及Tm3和Ho3在可见光波段的吸收峰尖锐，早期2m激光器需要敏化离子来增强吸收。北京TmYAP市场价格Tm:YAP晶体生长、光谱和激光性能研究。.
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
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。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。
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
根据衍射数据算得不同浓度Tm:YAP晶体的晶胞参数示，其晶格常数a、b、c及晶胞体积分别略小于纯YAP相应值，并且基本上随Tm3+掺杂浓度增大而进一步减小，但总得说来，基质晶体结构的畸变较小。这主要是因为Tm3+与Y3+同属于镧系的三价稀土离子，Tm3+的半径0.88 Å略小于Y3+的半径（0.9 Å），因此Tm3+的掺入使晶胞参数略微减小而不会改变YAP基质晶体的结构。 Tm:YAP晶体光谱参数及能量转移参数计算结果。北京TmYAP市场价格
Tm:YAP晶体荧光谱及荧光寿命？北京TmYAP市场价格
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)处的发射截面为2.210-21cm2。1997年，Eric C. Honea等人采用2% TM3360 YAG和纯YAG的复合晶体，由6个InAlGaAs二极管阵列(460W)在805nm泵浦，采用了特殊的光腔设计。在90%水和10%乙醇(3)的冷却条件下，获得了2m115W的连续激光输出，这是目前掺Tm激光晶体的最大输出功率文献也报道了在150nm可调谐范围1.87 ~ 2.16 m的连续激光输出，斜率效率大于30%，**大值为59%。在连续调TM : YAG激光器的研究中，李成等人报道了单脉冲输出能量为1.2mJ，半峰全宽为380毫微秒。在提供高质量Tm:YAG激光器的研究中，Galzerans G在2001年报道了Tm(9.3%):YAG是用光纤耦合GaAlAs激光二极管作为泵浦源(3W)泵浦的，单纵模输出为70mW 北京TmYAP市场价格
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