中国台湾TmYAP材料区别
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。Tm:YAP晶体光谱参数及能量转移参数计算方式？中国台湾TmYAP材料区别
Tm:YAP晶体的常温荧光谱及荧光寿命3at%Tm:YAP的不同方向偏振荧光特性如图4-10所示。在2mm波段Tm:YAP有比较宽的发射带（1600nm-2150nm），有利于实现调谐激光输出，而E//a发射谱在1940nm处具有**强发射峰。1at%、3at%、5at%和15at%浓度Tm:YAP的E//a偏振荧光光谱，随着浓度的增加，1.4mm对应3H4→3F4跃迁发射峰强度明显减弱，而1.9mm对应3F4→3H6跃迁发射峰强度先增大而后减小，15at%Tm:YAP*有微弱发射峰，说明随Tm3+浓度增加， 3H4+3H6→3F4+3F4交叉弛豫增强，当浓度增大到一定值时，Tm3+容易形成Tm3+团簇而出现浓度淬灭。 黑龙江抛光TmYAPTm:YAP晶体的热导率多少？
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。
5. 随掺杂浓度增加，Tm:YAP晶体吸收系数线性增加；荧光光谱上1.4mm对应3H4→3F4跃迁发射峰强度明显减弱，而1.9mm对应3F4→3H6跃迁发射峰强度先增大而后减小，15at%Tm:YAP*有微弱发射峰，说明随Tm3+浓度增加， 3H4+3H6→3F4+3F4交叉弛豫增强，当浓度增大到一定值时，Tm3+容易形成Tm3+团簇而出现浓度淬灭；3F4能级寿命随浓度增大呈先增大后减小趋势，15at%浓度寿命降低到0.88ms。
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。 如何才能提高Tm:YAP晶体的激光输出效率及输出能量？
室温下晶体的吸收光谱是在JASCO V-570 type ultraviolet/visible/near-IR spectrophotometer 光谱仪上测定的。测试范围一般为190~2500nm，从190~350nm范围，光源为氘灯（deuterium lamp），从340~2500nm范围用卤灯（halogen lamp）。在我们的实验中，测试范围一般为190-2100，光谱分辨率为2nm。测试的原理是根据光的吸收定律（Lambert’s law）：
I/I0=e-αL (2-4)
其中I0为入射光强度，I为透过样品厚度为L的介质后的光强度，α为吸收系数。测试得到的吸收光谱数据为各波长下的光密度D，即lg(I/I0)。光密度D、吸收截面积σabs和吸收系数α具有如下的关系：
α= (2-5)
σabs= (2-6)
式中N为离子的掺杂浓度。
晶体变温吸收谱采用液氦冷却，MiniStat控温装置来实现，红外吸收谱光源为白光，光谱仪为Nicolet Nexus 470/670/870傅立叶红外光谱仪，分辨率为0.2nm。 Tm:YAP晶体的吸收谱图。黑龙江抛光TmYAP
Tm:YAP晶体的激光实验研究。中国台湾TmYAP材料区别
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。中国台湾TmYAP材料区别
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