湖北生长TmYAP

时间:2021年05月29日 来源:

 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和Tm:LSO两微米波段激光晶体生长、光谱和激光性能的研究.湖北生长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。 青海圆棒TmYAP退火对3at%Tm:YAP晶体有影响吗?

电感耦合等离子体原子发射光谱法是20世纪70年代迅速发展起来的一种新的光谱分析方法。它采用电感耦合等离子体矩(ICP)作为发射光谱的激发光源。因此,这种分析方法常被称为ICP光谱法或等离子光谱法。该分析技术的主要优点是:(1)检出限低,灵敏度高。大多数元素的检出限为0.1 ~ 100纳克/毫升,以固体表示约为0.01 ~ 10克/克。对于难熔和非金属元素,检出限优于经典光谱法。(2)精度好。当分析物浓度为检出限的50~100倍和5~10倍时,相对标准偏差分别小于等于1%和4~8%。因此优于电弧和火花光谱法,可用于高含量成分的精密分析和分析。(3)精度高。在大多数情况下,测量的相对误差小于10%,对于高含量(大于10%),可以控制在1%以下。(4)工作曲线直线范围宽,可达4~6个数量级,因此可以用标准曲线从微量到大浓度进行样品分析,给操作人员带来极大的方便。

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。YAP晶体属正交晶系畸变钙钛矿结构?



由于Tm:YAP的各向异性,对3F4→3H6跃迁的发射截面,我们采用F-L公式以及偏振发射谱进行了计算。F-L公式可表示为[76]:

                          (4-3)

式中c为光速,λ为波长,I(λ)为荧光光谱上某一波长λ处的荧光强度,n为折射率,τrad为上能级辐射寿命。5at%Tm:YAP各偏振方向发射截面计算结果如图4-19所示,其中E//a方向在1934nm具有比较大发射截面4.5×10-21cm2,接近于[25]报道数据5.0×10-21cm2。3at%Tm:YAP、4at%Tm:YAP、5at%Tm:YAP晶体E//a发射截面在1934nm处基本相同


Tm:YAP晶体能量转移参数计算方法是?青海品质优的TmYAP

Tm:YAP与纯YAP晶体具有相似的结构?湖北生长TmYAP

Tm3离子在790nm附近的吸收与商用二极管匹配良好,量子效率接近200%。掺Tm3激光器可用作Ho3激光器和中红外参量振荡器的泵浦源。掺tm3激光器是近年来2m激光器的重点研究方向之一,以掺Tm3激光晶体为工作物质的LDPSSL是目前掺Tm3激光器的主要发展方向之一

在吸收大约0.79米的泵浦光后,Tm3从基态3H6跃迁到3H4能级。当Tm3掺杂大于一定浓度时,因为3H4和3F4的能级接近3F4和3H6的能级,所以3H4能级的Tm3很容易与基态的Tm3转移能量,产生两个3F4能级的Tm3,3F4能级的Tm3跃迁到基态产生约2m的荧光,称为“一个”,然而, 由于Tm3激光器本身是一个三能级系统,工作物质的温度对系统的效率和阈值影响很大,所以工作物质具有相对较高的热导率,这是Tm3激光器设计的关键因素之一。 此外,提高Tm3激光器效率的有效途径之一是选择声子能量较高的衬底,以增加基态的斯塔克分裂,增强跃迁的振子强度,增加发射截面

3H4能级的Tm3除了把能量转移到基态外,还可能跳低到3H5和3F4能级,产生约2.3m和1.4m的荧光,并可能吸收另一个光子,借助声子跳高到1G4和1D2能级,从而影响3H4 3H62 3F4的能量交叉弛豫过程。由于上转换概率随着Tm3掺杂浓度的增加而增加,因此在Tm3激光晶体中选择合适的掺杂浓度是必要的


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