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4.5Tm:YAP晶体激光实验研究
在哈尔滨工业大学可调谐激光实验室测试了浓度分别为3at%、4at%和5at%的Tm:YAP晶体的激光性能。相干场匹配功率计用于测量激光功率，探头为PM-30。激光波长由波长为30cm、光栅常数为300巴/毫米、闪耀波长为2m的WDG30光栅单色仪测量。
3at%Tm:YAP激光实验在18水冷温度下进行，样品沿b方向垂直切割，尺寸为448mm3。当注入功率为22W时，获得波长为1.94m的5W激光输出，光-光转换效率为23%。当输出镜的传输耦合比为5%且8mm长晶体一起使用时，谐振器的传输损耗降低，输出增益较低的1.98~1.99m波长振荡。比较了3at%Tm:YAP晶体在H2退火前后的激光性能。H2退火后3at% tm3360yap晶体的斜率效率比未退火时高40%。如图4-23所示，可以看出H2退火减少了杂质离子(Fe3等。)和晶体中的缺陷，提高晶体的激光性能。具体原因需要进一步分析。
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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。中国香港超薄片TmYAP1.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。
..在不同温度下测得3F4能级衰减曲线，通过公式4-2拟合该能级寿命，.........................得到寿命的温度依赖曲线如图4-16。随温度升高，3F4能级寿命先增大后减小。我们认为其原因是在较低温度时，随温度升高，晶格振动增强，3H4+3H6→3F4+3F4交叉弛豫几率增大，使得Tm3+容易在3F4能级停留，3F4能级寿命增大；当温度超过一定范围继续升高时，3F4+3F4→3H4+3H6交叉弛豫几率相对增大并且Tm3+之间能量传递加快，使3F4能级寿命减小。
***离子
激光工作物质通过***离子粒子数反转来实现激光操作。常用于活化离子的元素有：稀土金属离子(二价或三价)；渡族金属离子；锕系金属离子。
(1)稀土金属离子。
稀土元素是门捷列夫元素周期表第三亚组的15种镧系元素，原子序数从57到71不等。从19世纪末开始，稀土元素被用于制造蒸汽灯罩、燧石和弧光灯碳棒等初级应用产品，现在广泛应用于彩电屏幕、三基色节能灯、绿色高能可充电电池、汽车尾气净化催化剂、计算机驱动器、核磁共振成像器、固态激光器、光纤通信和磁悬浮列车等高科技领域。
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1. 随温度升高，Tm:YAP晶体吸收和发射峰逐渐展宽形成谱带；在吸收谱上峰位重心红移，而发射谱则重心蓝移，这是由离子能级热布居改变引起的；此外随温度升高3F4能级寿命先增大后减小。
2. 非偏振吸收谱a、c向样品在795nm处具有较大吸收截面，约为5.0×10-21cm2，在800nm处b向样品具有约3.6×10-21cm2吸收截面。
3. 5at%Tm:YAP各偏振方向发射截面中E//a方向在1934nm具有比较大发射截面4.5×10-21cm2，对该偏振方向增益截面进行了计算，结果显示，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。 Tm:YAP晶体的常温荧光谱及荧光寿命实验。中国香港超薄片TmYAP
退火对3at%Tm:YAP晶体的影响大吗？青海常规尺寸TmYAP
1.1.1 热导率测试本实验中采用激光脉冲法对所生长晶体热导率进行了测量。激光脉冲法是常用的测试热导率方法之一，可以获得不同温度下样品的热导率。其原理为：在四周绝热的薄圆片试样的正面，辐照一个垂直于试样正面的均匀的激光脉冲进行加热，热量在样品中扩散，使样品背部的温度上升。通过热电偶或红外线测量仪测出试样背面温升，输入到高速记忆存储器，放大后再输出到计算机进行处理，获得热扩散系数a，然后通过公式
λ=α.C.ρ (2-3)
计算得样品热导率。其中λ为热导率，C为样品比热系数，ρ为样品密度。
实验测试在上海硅酸盐研究所自行研制的激光脉冲法高温热扩散率测定仪上进行，测试时样品表面加SiC吸收涂层。 青海常规尺寸TmYAP
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