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自从***台红宝石激光器问世以来,固态激光器一直在激光器的发展中占据主导地位。经过近50年的发展,固态激光器从实验室到各行各业、***部门和医疗单位,都在发挥着不可或缺的作用,尤其是在光网络和通信技术领域。
20世纪80年代,激光二极管和激光二极管阵列的研究取得了很大进展,使激光二极管泵浦固体激光器的研究进入了一个新的阶段,极大地促进了固体激光器件、技术和应用的发展。与传统闪光灯泵浦的固态激光器相比,LDPSSL具有以下优点[7]:
(1)高转换效率。泵浦灯为宽带泵浦,灯的辐射光谱只有一小部分被晶体吸收转化为激光能量,转化效率只有3 ~ 6%;半导体激光器的发射波长与固态激光器工作物质的吸收峰重合,有效避免了不必要的损耗,光-光转换效率可达70%。
(2)热负荷低。
(3) 使用寿命长。激光二极管或激光二极管阵列的使用寿命比传统闪光灯长得多。普通激光二极管阵列的使用寿命在10000小时以上,一般可达3104小时,而闪光灯的使用寿命只有200-400小时。
(4)光束质量好。
LDPSSL的成功研制,引出了“全固化”激光研究的新方向,是激光固化和小型化的重要突破。可以肯定的是,全固化激光器,尤其是可调谐固体激光器,将把激光应用推向许多新的领域。 退火对3at%Tm:YAP晶体有影响吗?山东TmYAP批发价
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。山东TmYAP批发价Tm:YAP晶体光谱参数及能量转移参数计算结果。
1985年,Antipenko B M等提出了Cr,Tm,Ho三重掺杂YAG晶体[14]。利用氙灯泵浦,***在室温下实现了低阈值2.12米激光工作。如图13所示,氙灯的可见光部分被Cr3的宽带吸收,使其从基态4a 2跃迁到4T1和4T2能态,然后通过非辐射跃迁弛豫到2E和4T2能态。由于2E能态被禁止基态跃迁,2E能态类似于Tm3 3F3能态,它们之间容易发生共振转移。基态中的Tm3跃迁到3F3能态,3F3能态的Tm3通过无辐射跃迁弛豫到3H4能态。一个处于3H4能态的Tm3很容易与基态的Tm3交叉弛豫,产生两个处于3F4能态的Tm3。而3F4能级的Tm3通过共振转移将能量转移到Ho3,使基态5i 8的Ho3跃迁到5I7能级,然后激发5I7能级的Ho3跃迁到基态产生2.1m激光。这种由两种离子组成的敏化HO3**提高了Er3或Cr3直接生成敏化HO3的效率,因此引起了***的研究。通过优化浓度和不断改造激光器,灯泵浦的铬、铥、钬激光已于20世纪90年代实现商业化,并已在中多个医学学科中得到临床应用由于闪光灯泵浦源的限制以及Tm3和Ho3在可见光波段的吸收峰尖锐,早期2m激光器需要敏化离子来增强吸收。
tm: yap晶体的生长、光谱和激光性能研究。
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。 低温下Tm:YAP*有少量尖锐发射峰,随温度升高,谱线逐渐展宽,在左侧出现新的荧光峰。
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晶体荧光谱及荧光寿命的温度依赖特性多少?天津超薄片TmYAP
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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
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