四川圆棒TmYAP

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]。 Tm:YAP晶体能量转移参数计算实验？四川圆棒TmYAP

2000年，Budni  P  A等人用120W光纤耦合二极管泵浦3% TM3360 ylF，获得36W激光输出[54]。然后Dergachev  A报道了3.5%的Tm:YLF  1905-2067nm宽调谐CW激光输出，多纵模输出功率大于18W，斜率效率37%，单纵模输出功率12W[55]。在CaF2晶体中，Tm3吸收系数小，辐照后容易转变为Tm2，因此对Tm:CaF2晶体2m波段激光的研究很少。2004年，Camy  P等人用767nm  Ti:蓝宝石激光器泵浦1.34%的Tm:CaF2晶体，获得调谐范围1835~1970nm、斜率效率41% [56]的激光输出。BaY2F8是一种性能优良的激光晶体，近年来研究较多。Cornacchia  F的工作组对比分析了一系列掺杂了一系列浓度的Tm3离子[58][59]，得到了12% Tm: BaY2F8，泵浦源为780nm二极管，输出峰值在1923nm，最大输出功率为645mW，斜率效率为32%的比较好激光输出。吉林TmYAP方法Tm:YAP晶体结构及分凝系数多少？

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。

4at%Tm:YAP激光实验在同样条件下进行，输出耦合镜的透射率为10%，样品尺寸为3×3×5mm3，垂直c向切割。达到阈值所需要的泵浦功率约4.4W，当泵浦功率为24W时，实现最大功率8.1W的激光输出，波长1.935mm，斜效率达42%，如图4-24。

5at%Tm:YAP晶体在同样的泵浦功率密度下，晶体端面发生脆裂，这可能与5at%Tm:YAP晶体局部吸收功率过高以及热力学性能较差有关。 Tm:YAP晶体光谱参数及能量转移参数计算结果。

根据衍射数据算得不同浓度Tm:YAP晶体的晶胞参数，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。

提拉法生长的Tm:YAP晶体晶胞参数晶体晶胞参数

通过选取晶体接近籽晶部分来进行ICP测试获得Tm3+在Tm:YAP晶体顶部的浓度，利用公式：

可得到Tm3+在Tm:YAP晶体中的分凝系数k0，如表4-2所示。所生长Tm:YAP晶体分凝系数均大于0.8，说明Tm3+比较容易进入YAP晶格，能够实现高浓度掺杂。

Tm:YAP晶体主要用在哪方面啊？四川圆棒TmYAP

文献报道Tm:YAG中CD-A=3.88×10-40cm6/s[72][73]，该数值与之十分接近，说明在Tm:YAP晶体中能量交叉弛豫能有效的发生。由公式3-12、3-15，结合J-O计算结果及多声子弛豫几率，可计算得3H4能级本征寿命（即不存在交叉弛豫时的寿命）为t=388ms，代入公式3-18可得Tm:YAP中能量交叉弛豫半径为：R=6.2Å。

施主与施主离子间能量转移参数CD-D采用3H4→3H6发射截面（倒易公式计算）与3H6→3H4吸收截面交叠积分计算。倒易法公式可写为[75]：

式中h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，T为实验温度，Zl、Zu为下、上能级的配分函数，EZL为两能级间零声子能量。计算结果为：CD-D=2.48×10-39cm6/s。CD-D要远大于CD-A，这是由于施主离子间这种能量转移所对应能级间隔相同，为能量共振转移，而施主与受主离子之间两能级间隔不同，能量交叉弛豫过程多需声子协助发生 四川圆棒TmYAP