云南TmYAP材料区别

时间:2021年05月29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与纯YAP晶体具有相似的结构吗?云南TmYAP材料区别

1993年,李等用800纳米的钛宝石激光器和5%的泵浦tm: yso在室温下获得了2.05米的连续激光输出。激光输出范围可扩展至2.01 ~ 2.07米,斜率效率为18%[38]。1998年,Jean-paul  Foing等人报道了以二极管为泵浦光源的5%Tm:YSO、10%Tm:CAS和5%Tm:SYS激光器的实验研究[36]。除了5%的Tm:SYS晶体由于其热力学性质不能产生激光振荡外,5%的Tm:YSO和10%的Tm:CAS晶体分别获得了110mW和39mW的激光输出,斜效率分别为26%和8.6%。指出TM3360YSO可实现1.93~2.07m范围内的宽调谐激光输出,其调谐范围为掺TM3的(1.93 ~ 2.07 m) (3)钒酸盐晶体贵州小细棒TmYAPTm:YAP晶体的吸收谱图。

3)共掺Tm3和Ho3固态激光器。Ho3的5I7能级与Tm3的3F4能级相匹配,很容易实现它们之间的有效能量传递。利用ho3 敏化,高能脉冲激光可以实现2m焦耳以上的输出。但是,Tm3和Ho3之间容易发生上转换发光和反向能量转移,影响上能级粒子的聚集,降低激光效率。例如,HO:LULIF4激光器的比较高单脉冲能量可达1J,而其比较高斜率效率*为16.5%[21]。因此,开发Tm3和Ho3共掺固体激光器的关键是找到合适的激光基质来提高Tm3和Ho3之间的能量转移效率,从而提高激光输出效率。

综上所述,掺Tm3 /Ho3的LD泵(包括单掺Tm3和Ho3;双掺杂Tm3和Ho3)晶体具有结构紧凑、光束质量好、能满足雷达发射源线宽度和脉冲宽度等傅里叶变化极限要求等特点。它是实现高效率2m波段连续和调q脉冲激光输出的***方法之一,是目前中红外固体激光器研究领域的一个热点。

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。 Tm:YAP晶体的吸收谱。

钒酸盐晶体一般是单光轴的四方晶体。激光输出是定向的,可以输出线偏振光。由于其低对称性,掺杂钒酸盐一般具有相对较大的吸收截面和发射截面。例如,Tm:YVO4的吸收截面是Tm:YAG的5倍以上,发射截面略大于tm3360 YAG。但其激光上能级寿命比掺杂YAG短得多,而Tm:YVO4只有Tm:YAG的十分之一,这是有限制的,从热力学性质来说,Tm:YVO4热导率低,在激光工作时容易爆裂,虽然Tm:GdVO4的热导率与Tm:YAG相近,但比Tm:YVO4更难生长,法皇冠生长的Tm:GdVO4存在色心等缺陷。Higuchi  M等利用浮区法种植不同浓度的Tm:GdVO4。虽然这种晶体有很高的光学质量,但它的尺寸很小,所以它经常被用来开发微芯片激光器。2m激光对Tm:YVO4的实验研究大多集中在90年代。1992年,Saito  H  .等人在平行于c轴泵浦a方向5%Tm:YVO4晶体的797nm处取ti: sapphire的偏振方向,获得了1.94m的激光输出,输出功率为48mW,斜率效率为25% [42]。1998年,Bourdet  G  L等人对Tm:YVO4微芯片激光器进行了一系列的理论和实验研究,获得了高效率的激光输出,并在1mm厚的晶体中实现了单模输出[44]。近年来,掺入Tm3360YVO4的Tm3360YVO4激光晶体由于具有相似的光谱特性和优异的热性能,成为另一个主要研究对象。Tm:YAP吸收系数与浓度变化成正比?中国澳门生长TmYAP

Tm:YAP晶体的激光实验效果?云南TmYAP材料区别

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]。 云南TmYAP材料区别

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