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(2)渡族金属离子。

渡族金属离子，如铬(Cr3)、钛(Ti3)、镍(Ni3)、钴(Co2)等。在这类活化离子中，不完全电子壳层是**外层的电子壳层，没有外层电子的屏蔽作用，因此活化离子的能级和发光特性明显受到基质晶场的影响。

(3)锕系金属离子。

由于锕系元素具有放射性，难以制备，只有铀(U3)可以作为掺杂的活性离子获得激光作用。1.22米激光器的研究进展

2m激光的发射波长范围一般为1.87-2.16米，主要以Tm3和Ho3作为活性离子。2m固体激光器由于其在水中的吸收系数高、大气传输性好、对人眼安全等优点，在医学和***领域有着重要的应用，主要体现在以下几个方面：(1)医用手术刀。图12显示了生物组织中各种发色团的吸收光谱，其中水分子对光的吸收系数是激光与生物组织相互作用的重要因素。从图中可以看出，水分子在2m左右有很强的吸收带，而黑色素和血红素在该带的吸收率较低，所以2m激光容易被生物组织吸收，2m激光对人体组织的穿透深度为0.1~0.2 mm一次。可用于浅表手术，不伤深部身体，手术精度高，对人眼安全，可通过光纤传输。它可以在许多带有内窥镜的医学学科中用作手术刀。 Tm:YAP晶体的激光性能多少？湖南TmYAP量大从优

4at%Tm:YAP激光实验在同样条件下进行，输出耦合镜的透射率为10%，样品尺寸为3×3×5mm3，垂直c向切割。达到阈值所需要的泵浦功率约4.4W，当泵浦功率为24W时，实现最大功率8.1W的激光输出，波长1.935mm，斜效率达42%，如图4-24。

5at%Tm:YAP晶体在同样的泵浦功率密度下，晶体端面发生脆裂，这可能与5at%Tm:YAP晶体局部吸收功率过高以及热力学性能较差有关。 湖南TmYAP量大从优生长Tm:YAP晶体的公司有哪些？

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。

1.1 Tm:YAP晶体的热导率由于Tm3+激光器是准三能级激光器，因而热学性质对其激光性能有较大影响，本实验中我们对1at%、3at%、4at%、5at%浓度b方向及4at%浓度a、b、c方向Tm:YAP晶体进行了热导率测试根据所测得热导率数值可得出以下结论：（1）1at% Tm:YAP热导率与报道纯YAP晶体热导率（11 W·m-1·K-1）接近，随着掺杂浓度增加，热导率明显降低，5at%浓度*有1at%一半多一点，因此高掺杂浓度Tm:YAP晶体将会增大泵浦阈值，并且不利于大能量激光输出的实现。（2）随温度升高热导率降低，当温度升高到150℃时热导率比室温下降低25%左右，在激光实验中必须对Tm:YAP激光晶体进行有效的冷却以提高激光效率。（3）Tm:YAP晶体b轴方向热导率略大于其它两个方向，三个方向热导率随温度变化一致。Tm:YAP晶体荧光谱及荧光寿命的温度依赖特性多少？

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。Tm:YAP晶体能量转移参数计算结果如何？内蒙古TmYAP量大从优

退火对3at%Tm:YAP晶体有影响吗？湖南TmYAP量大从优

文献报道Tm:YAG中CD-A=3.88×10-40cm6/s[72][73]，该数值与之十分接近，说明在Tm:YAP晶体中能量交叉弛豫能有效的发生。由公式3-12、3-15，结合J-O计算结果及多声子弛豫几率，可计算得3H4能级本征寿命（即不存在交叉弛豫时的寿命）为t=388ms，代入公式3-18可得Tm:YAP中能量交叉弛豫半径为：R=6.2Å。

施主与施主离子间能量转移参数CD-D采用3H4→3H6发射截面（倒易公式计算）与3H6→3H4吸收截面交叠积分计算。倒易法公式可写为[75]：

式中h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，T为实验温度，Zl、Zu为下、上能级的配分函数，EZL为两能级间零声子能量。计算结果为：CD-D=2.48×10-39cm6/s。CD-D要远大于CD-A，这是由于施主离子间这种能量转移所对应能级间隔相同，为能量共振转移，而施主与受主离子之间两能级间隔不同，能量交叉弛豫过程多需声子协助发生 湖南TmYAP量大从优

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