2μm摻鈥銩氟化釔鋇激光晶體的研究.pdf

1、2μm波段激光具有大氣傳輸特性好、穿透能力強(qiáng)、保密性好，對人眼安全等優(yōu)點，在軍事、醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。作為2μm波段激光器的工作物質(zhì)，Tm：BaY2F8和Tm，Ho：BaY2F8晶體具有熔點低、透光波段范圍寬、聲子能量低等優(yōu)點，是2μm波段激光器工作物質(zhì)的首選之一。
　　采用中頻感應(yīng)提拉法，生長Tm：BaY2F8和Tm，Ho：BaY2F8激光晶體。通過X射線衍射、差熱-熱重、熱膨脹、吸收及熒光光譜等測試手段，系

2、統(tǒng)研究晶體的結(jié)構(gòu)及光譜性能。實現(xiàn)激光二極管(LD)泵浦Tm：BaY2F8和Tm，Ho：BaY2F8晶體的激光輸出。研究內(nèi)容和主要成果如下：
　　1.針對氟化物原料易吸潮，且在一定溫度下容易發(fā)生反應(yīng)的問題，采用高溫氟化法，對氟化物原料進(jìn)行氟化及脫水處理，為獲得優(yōu)質(zhì)氟化物激光晶體奠定基礎(chǔ)。
　　2.理論分析晶體生長過程中的溫度分布規(guī)律、熱傳輸與固液界面的形狀和對流等情況，為調(diào)整和完善晶體生長工藝提供理論基礎(chǔ)。
　　3.設(shè)計

3、合理的溫場，選擇最佳的工藝參數(shù)，在5N氬氣氣氛下，采用中頻感應(yīng)提拉法生長出Tm：BaY2F8和Tm，Ho：BaY2F8激光晶體。
　　4.采用X射線衍射、紅外光譜等測試手段，研究Tm：BaY2F8和Tm，Ho：BaY2F8晶體的物相結(jié)構(gòu)。
　　5.測定室溫下不同Tm3+摻雜濃度Tm：BaY2F8晶體的吸收光譜，該晶體在790nm附近有較強(qiáng)的吸收峰，對應(yīng)于3H6-3H4能級躍遷，隨著Tm3+摻雜濃度的增加，吸收強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。最

4、強(qiáng)吸收峰位于790.8nm，吸收截面為10.17×10-21cm2。研究室溫下Tm，Ho：BaY2F8晶體的吸收光譜，晶體在784.4nm有很強(qiáng)的吸收峰，吸收截面為7.44×10-21cm2。
　　6.根據(jù)J-O理論計算10at.％Tm3+在Tm：BaY2F8晶體中的光譜參數(shù)。其中唯象強(qiáng)度參數(shù)為：Ω2=1.33×10-20cm2，Ω4=2.06×10-20cm2，Ω6=0.82×10-20cm2。根據(jù)計算得到的光譜參數(shù)，預(yù)測Tm：

5、BaY2F8晶體的激光輸出特性。
　　7.研究室溫下Tm：BaY2F8激光晶體的熒光光譜，其中心波長位于1.88μm，熒光壽命8.7ms，受激發(fā)射截面2.13×10-21cm2?？紤]到Tm3+濃度淬滅效應(yīng)，確定Tm3+的最佳摻雜濃度應(yīng)低于10at.％。測定Tm，Ho：BaY2F8晶體的熒光光譜，其中心波長位于2.06μm，半高寬38.4nm，熒光壽命10.1ms，受激發(fā)射截面4.96×10-21cm2。
　　8.研究790n

6、m GaAlAs LD泵浦下，不同Tm3+摻雜濃度(1at.％，3at.％，5at.％，10at.％，15at.％)Tm：BaY2F8晶體的激光性能，其中10at.％Tm：BaY2F8晶體獲得最大的輸出功率200.5mW，激光閾值78mW，斜效率23.5％，光-光轉(zhuǎn)換效率20.6％。
　　9.對尺寸為8.6mm×5.2mm×3.4mm的Tm，Ho：BaY2F8晶體樣品進(jìn)行激光性能測試。在790nm GaAlAs LD泵浦下，當(dāng)泵浦