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激光雷达发射机。人眼安全的2m波段激光器可以代替Nd:YAG和CO2激光器用于全固体脉冲相干雷达、测量大气风速和探测大气气溶胶流。调q  2m激光器还可以用于高度测量、地形测量、测距等。该雷达发射机的分辨率可提高8-10倍，在***和环境监测中具有重要的应用前景。

(3)中红外3 ~ 5 m光学参量振荡器泵浦源。2m激光是定向红外干扰源的比较好泵浦源之一——中红外3 ~ 5微米光学参量振荡器。 Tm:YAP晶体的热导率多少？安徽小细棒TmYAP

基于以上重要的应用价值，2m激光一直是激光发展的重要方向之一。早在1962年，Johnson  L  F团队就报道了掺Ho3和掺TM3的2M带的激光输出是在钨酸钙(CaWO4)晶体中中实现的[9]。然后，该小组从理论上研究了钼酸钙(CaMoO4)晶体中，中er3与Tm3或Ho3之间的能量转移机制，并通过使用氙灯泵浦获得了Tm3的1.9115和1.9060m激光输出以及Ho3的2.0740、2.0707和2.0556m激光输出。1965年，他们分别用钨灯和氙灯泵浦实现了Cr3/Er3 敏化的Tm:YAG、Ho:YAG脉冲和连续激光输出[11]。此后，Er2O3、HoF3等晶体中中Tm3 /Ho3的激光输出陆续有报道[12][13]。但这些实验需要在液氮温度(77K)下进行，门槛较高，给实际操作带来困难。

20世纪80年代，随着商用二极管的发展，人们开始寻找适合二极管泵浦的激光基板。斯通曼R  C用钛宝石激光器泵浦Tm:YAG获得连续可调谐激光输出[15]后，tm3360 YAG在785nm处的强吸收与大功率激光二极管的发射波长相匹配引起了***关注。在此基础上，发展了大量掺Tm3激光器和Tm3、Ho3共掺激光器。1997年，Honea报道了2mTm:YAG激光输出为115W[16]。2003年，美国航天局实现了600 mJ  温二极管泵浦的Tm，Ho:YLF激光器[17]。

1992年，斯通曼研发了一种2.01米腔内泵浦的Ho:YAG激光器，由二极管泵浦的Tm:YAG  [18]产生，斜率效率为42%。该系统避免了Tm3和Ho3共掺激光器中Tm3和Ho3相互能量转移引起的上转换发光和反向能量转移过程，提高了量子效率，降低了增益对温度的敏感性，使Ho3 2m激光器能够实现高功率和大能量输出。2000年，Budni  P  A等人用二极管泵浦的Tm:YLF泵浦Ho:YAG，产生大于16W的2.09m激光输出[19]。2006年，So  S等人用高能Tm:YLF激光器通过腔内侧泵浦的方式泵浦Ho:YAG，获得了14W的连续激光输出，估计比较大输出能量可以超过100W[20]。 广西圆棒TmYAP退火对3at%Tm:YAP晶体的影响大吗？

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。

 Tm:YAP晶体荧光谱及荧光寿命的温度依赖特性为4at%Tm:YAP晶体b方向非偏振温度依赖荧光光谱。低温下Tm:YAP*有少量尖锐发射峰，随温度升高，谱线逐渐展宽，在左侧出现新的荧光峰。这是因为在低温时，荧光主要通过3F4能态的比较低Stark能级向基态3H6各Stark能级跃迁产生，当温度升高时，比较多的3F4态Tm3+处于较高Stark能级，这些离子向基态3H6发生辐射跃迁,使荧光谱向短波长方向扩展, 谱带“重心”向短波长移动。同时，由于谱线的加宽, 使相邻荧光谱线发生部分重叠, 并逐渐呈准连续带状分布。Tm:YAP晶体的激光性能多少？

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。Tm:YAP晶体能级结构多少？贵州TmYAP方法

有Tm:YAP晶体的激光实验研究报告吗？安徽小细棒TmYAP

1. 采用TPM法计算了Tm:YAP晶体JO参数：Ω2＝0.8×10-19cm2，Ω4＝1.6×10-19 cm2，Ω6＝1.1×10-19 cm2，拟合得到的JO参数与文献报道的非常接近；由JO参数计算得3F4能级辐射寿命为4.8ms。

2. 计算了Tm:YAP中能量交叉弛豫参数CD-A=1.53×10-40cm6/s，能量交叉弛豫半径为6.2Å，施主与施主离子能量转移参数CD-D=2.48×10-39cm6/s；对不同浓度能量传递速率WEE进行计算，并结合速率方程求解，得出泵浦效率h随浓度增加而增加。

3. 3at%、4at%及5at%浓度Tm:YAP晶体进行了激光性能的测试。其中4at%Tm:YAP c向晶体在泵浦功率为24W时，实现最大功率8.1W的1.935mm激光输出，比较大斜效率达42%，为目前我们实验中Tm:YAP晶体比较好激光输出结果；此外对H2退火前后3at%Tm:YAP晶体激光性能进行了比较，晶体经过氢气退火处理，斜率效率较未经退火的提高40%。 安徽小细棒TmYAP

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