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Tm:YAP激光晶体

YAP晶体属于正交畸变钙钛矿结构，是负双轴晶体。其结构参数和基本理化性质见表11。

Tm:YAP具有与纯YAP晶体相似的结构。与Tm:YAP相比，Tm:YAP具有类似于Tm:YAP的优异热力学性能，并且由于其双光轴，可以***Tm:YAP激光器工作过程中产生的热双折射效应，提高激光输出效率。另外，Tm:YAP的结构各向异性使得其发射截面各向异性，不同取向的Tm:YAP晶体具有不同的激光功能、输出波长和工作形式。在光谱性质上，对应于3H63H4的Tm:YAP的吸收峰约为795nm，报道的吸收截面为6.7  10-21 cm2(797nm，与非偏振的比值为3%)[28]，这更有利于用商用二极管GaAs/铝镓砷泵浦。其荧光范围覆盖1.6~2.1m，在1.936m处的发射截面达到5 和10-21 cm2(方向未知)，约为Tm:YAG的两倍，激光器的上能级寿命约为5ms[25]。Tm:YAP可输出1.94m连续和1.965~2.020m连续调谐激光输出，特别指出1.94m激光与2.5m  Cr:ZnSe吸收匹配良好。 哪里有卖Tm:YAP晶体的？四川TmYAP现货

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。

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为了更好了解Tm3+在Tm:YAP晶体中吸收跃迁特性以及其温度依赖特性，我们测试了4at%Tm:YAP晶体b向样品的变温吸收谱。图4-7为3H6→3H4跃迁对应的变温吸收谱。低温下Tm3+吸收为尖锐谱线，随温度升高，吸收峰变宽，吸收强度减弱，这是由于温度升高，晶格热振动增强，吸收过程将伴随更多的声子发射，使跃迁几率减小，强度减弱，谱峰变宽。红外侧805nm之后存在两个较弱的吸收峰，随温度升**度增强，我们认为这两个小峰对应基态中较高的Stark能级吸收跃迁。随温度升高，基态中较高的Stark能级热布局增大，因而跃迁强度增大。整个吸收光谱随温度升高重心红移。

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与纯YAP晶体具有相似的结构？

用直拉法成功地生长了浓度分别为1at%、3at%、4at%、5at%和15at%的Tm:YAP晶体，这些晶体均具有较高的光学质量，无宏观缺陷。用XRD和ICP分析了晶体结构和偏析特征，用激光脉冲法测试了TM3360YAP晶体的热导率。结果表明，随着掺杂浓度的增加，TM3360YAP晶体的热导率***降低。

测试和分析了不同浓度的Tm:YAP晶体的吸收和荧光特性及其温度依赖性。高浓度掺杂晶体表现出荧光猝灭现象。不同浓度的偏振荧光光谱显示，在1934 nm，浓度为5%时，在E//a方向的比较大发射截面为4.510-21cm2，发射峰宽而平。

根据吸收光谱计算出Tm:YAP晶体的JO参数为： 2=0.8 10-19cm2， 4=1.6 10-19cm2， 6=1.1 10-19cm2，均方根偏差为1.5110-22 cm2。根据吸收和发射的重叠积分，计算了tm3360 yap中的能量交叉

测试了浓度为3at%、4at%和5at%的Tm:YAP晶体的激光性能。当泵浦功率为24W，最大功率为8.1W，比较大斜率效率为42%，激光输出波长为1.935米时，4at  % Tm:YAP  c向样品获得比较好激光输出。

Tm:YAP晶体的吸收谱图。甘肃超薄片TmYAP

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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。 四川TmYAP现货