2μm中紅外LiYF4和NaYF4激光晶體研究.pdf

1、2μm中紅外固體激光器被廣泛關(guān)注，在醫(yī)藥、通信和軍事等領(lǐng)域有很多潛在應用，中紅外激光晶體的市場需求變的越來越大，現(xiàn)階段研究重點在于尋找大尺寸、高質(zhì)量、高激光性能的晶體材料。本文旨在研究2μm中紅外波段稀土摻雜氟化釔鈉和氟化釔鋰激光晶體，文中采用改進的坩堝下降法生長出 Ho3+、Tm3+摻雜α-NaYF4晶體和 Ho3+/ Yb3+、Tm3+/ Yb3+共摻 LiYF4晶體，主要研究 Ho3+、Tm3+在~2.0μm波段的發(fā)光性能，以及

2、Yb3+離子的作用。結(jié)合 Ho3+、Tm3+離子的能級結(jié)構(gòu)、離子間的相互作用，從晶體結(jié)構(gòu)、紅外透光性、理論光譜參數(shù)、中紅外增益、熒光衰減等多方面分析材料的光學性能。
　　本文第一章介紹了激光晶體及其應用和發(fā)展，分析了2.0μm激光晶體的特點及研究現(xiàn)狀，詳細介紹了氟化物晶體的特點和性質(zhì)，其中包括氟化釔鈉和氟化釔鋰激光晶體。本文第二章詳細介紹了氟化物晶體的制備過程，以及其性能表征和相應的基本理論。
　　本文第三章和第四章分別分析

3、了 Ho3+:α-NaYF4晶體和不同濃度的Tm3+:α-NaYF4晶體的光學性能，運用 Judd-Ofelt理論分別獲得 Ho3+:α-NaYF4晶體和不同濃度的Tm3+:α-NaYF4晶體的有效強度參數(shù)Ωeff（Ω2，Ω4，Ω6），并分別計算它們的輻射躍遷幾率 A、輻射壽命τrad、熒光分支比β。對不同濃度的Tm3+:α-NaYF4晶體研究Tm3+的摻雜濃度與熒光強度的關(guān)系，獲得最優(yōu)的摻雜濃度為1.90 mol％。結(jié)果表明氟化釔鈉在

4、~2μm中紅外固體激光器中有潛在應用價值。
　　本文第五章和第六章分別研究了以Ho3+和Tm3+離子為發(fā)光中心的氟化釔鋰激光晶體的中紅外光譜性能和熒光衰減壽命，隨著Yb3+離子濃度的增加到8 mol%處Ho3+離子的2.0?m熒光發(fā)射強度達到最大，隨著Yb3+離子濃度的增加到6 mol%處 Tm3+離子的1.8?m熒光發(fā)射強度達到最大。通過探討 Yb3+離子傳遞能量給Ho3+和Tm3+離子的過程，并分別計算出能量傳遞效率參數(shù)，結(jié)果