云南品质优的TmYAP

时间:2021年05月28日 来源:

(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晶体荧光谱及荧光寿命。云南品质优的TmYAP

Tm:YAP晶体结构及分凝系数如前所述,YAP晶体属正交晶系畸变钙钛矿结构,空间群为D162h (Pnma),其结构示意图如图4-2所示,其中Al3+的配位数为6,处于氧八面体的中心,而Y3+的配位数是12,处于氧配位多面体的中心。Y-O键间距离2.62Å,使稀土离子很容易取代Y3+进入晶格1。

我们通过XRD测试对所生长Tm:YAP晶体结构进行分析。不同浓度Tm:YAP与纯YAP的XRD谱比较,其中掺Tm3+YAP晶体与纯YAP晶体的衍射图谱完全一致,没有出现杂峰,说明Tm:YAP晶体结晶完整,呈完好的YAP相。


不同浓度Tm:YAP与纯YAP的XRD谱

根据衍射数据算得不同浓度Tm:YAP晶体的晶胞参数示,其晶格常数a、b、c及晶胞体积分别略小于纯YAP相应值,并且基本上随Tm3+掺杂浓度增大而进一步减小,但总得说来,基质晶体结构的畸变较小。这主要是因为Tm3+与Y3+同属于镧系的三价稀土离子,Tm3+的半径0.88 Å略小于Y3+的半径(0.9 Å),因此Tm3+的掺入使晶胞参数略微减小而不会改变YAP基质晶体的结构。 抛光TmYAP材料区别Tm:YAP晶体的热导率多少?

 Tm:YAP晶体能量转移参数计算

(1)多声子弛豫几率

通过公式3-12可计算Tm:YAP晶体中的多声子弛豫几率,其中Ep、C、a由文献[71]可知分别为:600cm-1、6.3×109s-1、4.7×10-3cm,结合以上能级数据,可得出每一能级向下能级跃迁的多声子弛豫几率

2)能量传递速率

本论文中我们假设1at%Tm:YAP浓度足够低,交叉弛豫可忽略不计,通过1at%Tm:YAP吸收和发射光谱对Tm:YAP中Tm3+能量转移的微观参数进行了估算。其中施主离子与受主离子间能量交叉弛豫参数CD-A采用3H4→3F4发射截面(F-L公式计算)与3H6→3F4吸收截面交叠积分代入公式3-18计算,计算结果为:CD-A=1.53×10-40cm6/s

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。 Tm:YAP晶体的激光性能?

一、基质材料


激光工作物质中的基体材料为***离子提供了外场,使***离子产生合适的激光发射,并影响发射峰位置和发射线宽。由相同活化离子的不同基质组成的工作物质可以具有不同的发射波长范围、激光阈值和激光倾斜效率。一般来说,作为激光工作物质的基体材料应具有以下特征:


(1)良好的光学性能。基体材料应具有宽的传输线和高的透光率,以满足激光输出的需要。


(2) 良好的力学和热力学性能。基体应具有高的机械强度和导热性,小的热膨胀系数和稳定的热光性能。由于激光会产生大量的热能和一系列的热效应,从而影响激光的振荡阈值,甚至损害工作物质的质量,所以热力学性能对于激光工作物质来说非常重要。

(3)可以为活性离子提供合适的掺杂位置。为了获得不同功率的不同种类的激光输出,需要一定浓度的活化离子,因此基体材料应该具有与活化离子半径相近的元素,以保证活化离子能够顺利进入晶格。


(4)易于准备。可以在保证光学质量的前提下制备掺杂材料。 Tm:YAP晶体能量转移参数计算实验?抛光TmYAP材料区别

Tm:YAP晶体的常温荧光谱及荧光寿命?云南品质优的TmYAP

到目前为止,2m激光器经历了近50年的发展,已经广泛应用于科学研究、医疗、***等领域。综上所述,目前2m激光主要通过以下方式实现:

1)掺Tm3固态激光器。掺Tm3固体激光器是2m波段**重要的固体激光器。Tm3离子在790nm附近的吸收与商用二极管的吸收匹配良好,2m波段激光输出对应3f4和3h6能级之间的跃迁,具有长荧光寿命的特点,由于Tm3离子的交叉弛豫,其量子效率接近200%,可以实现连续波高功率激光输出。Tm:YAG、Tm:LuAG、Tm:YAP、Tm:YLF/LuLF等。

2)掺Ho3固体激光器。掺Ho3固体激光器的2m波段激光输出对应Ho3的5i7-5i8stark能级跃迁,具有受激发射截面大(是Tm3的5倍以上)、激光上能级寿命长(有利于储能)、输出波长大于2m(更有利于中远红外非线性变频的应用)的特点,主要用于高峰值功率、高频脉冲激光输出。而掺Ho3激光晶体没有合适的LD泵浦源,激光输出往往是通过1.9m  Tm3激光的共振泵浦实现的。 云南品质优的TmYAP

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