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 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

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通过已知的发射截面和吸收截面，可由下式对增益截面进行估算[76]：

                        (4-4)

该公式中，σg(λl)表示在某一激光波长λl处的增益截面，β表示处于激发态的粒子占总粒子的分数，σem(λl)和σabs(λl)则分别表示激光波长处的发射截面和吸收截面。

图4-21  5at%Tm:YAP晶体E//a方向增益截面

计算所得增益截面如图4-21，可见Tm:YAP晶体E//a方向具有宽且平缓的发射峰，以β=0.5为例，从1756nm至2150nm范围内增益截面均为正值，这说明Tm:YAP在2mm波段将具有宽调谐特性。增益截面峰值为1934nm，当β=0.5时，该峰值达到2.08×10-21cm2。 黑龙江小细棒TmYAPTm:YAP晶体的激光实验研究。

..在不同温度下测得3F4能级衰减曲线，通过公式4-2拟合该能级寿命，.........................得到寿命的温度依赖曲线如图4-16。随温度升高，3F4能级寿命先增大后减小。我们认为其原因是在较低温度时，随温度升高，晶格振动增强，3H4+3H6→3F4+3F4交叉弛豫几率增大，使得Tm3+容易在3F4能级停留，3F4能级寿命增大；当温度超过一定范围继续升高时，3F4+3F4→3H4+3H6交叉弛豫几率相对增大并且Tm3+之间能量传递加快，使3F4能级寿命减小。

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晶体生长、光谱和激光性能研究。.

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。 YAP晶体属正交晶系畸变钙钛矿结构？四川专业生长TmYAP

Tm:YAP晶体的激光实验效果？湖北TmYAP订做价格

室温下晶体的吸收光谱是在JASCO V-570 type ultraviolet/visible/near-IR spectrophotometer 光谱仪上测定的。测试范围一般为190~2500nm，从190~350nm范围，光源为氘灯（deuterium lamp），从340~2500nm范围用卤灯（halogen lamp）。在我们的实验中，测试范围一般为190-2100，光谱分辨率为2nm。测试的原理是根据光的吸收定律（Lambert’s law）：

      I/I0=e-αL                                   (2-4)

其中I0为入射光强度，I为透过样品厚度为L的介质后的光强度，α为吸收系数。测试得到的吸收光谱数据为各波长下的光密度D，即lg(I/I0)。光密度D、吸收截面积σabs和吸收系数α具有如下的关系：

     α=                                 (2-5)

σabs=                                  (2-6)

式中N为离子的掺杂浓度。

晶体变温吸收谱采用液氦冷却，MiniStat控温装置来实现，红外吸收谱光源为白光，光谱仪为Nicolet Nexus 470/670/870傅立叶红外光谱仪，分辨率为0.2nm。 湖北TmYAP订做价格