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随着激光二极管(LD)的快速发展，探索适合LD泵浦的新型激光晶体成为研究热点。Gd2SrAl2O7(GSAO)属于四方晶系，空间群I4/mmm，Sr3Zi2O7结构类型。相比于YAG，GSAO晶体具有各相异性的特点，能输出线偏振激光;它所具有的自然双折射特性可以抑制热致双折射效应;较大的层间距使其具有掺杂较大离子浓度的能力;且熔点(1780℃)低，易于生长。考虑到GSAO自身的优势，本文研究了稀土离子Ln3+掺杂GSAO(Ln=Nd，Yb，Tm)晶体的生长、热学、光谱及激光性能。 1.研究了Ln∶GSAO(Ln=Nd，Yb，Tm)晶体的生长及基本物理性质表征。 采用提拉法生长了Ln∶GSAO(Ln=Nd，Yb，Tm)晶体，测定了晶体中激活离子Ln3+的掺杂浓度，并计算了其分凝系数。此外，还测定了Nd∶GSAO晶体的热膨胀系数和热导率。 2.测量了Ln∶GSAO(Ln=Nd，Yb，Tm)晶体的吸收谱、荧光谱和荧光寿命，并运用J-O理论、倒易法和F-L公式进行了光谱参数计算。 Nd∶GSAO晶体在～808nm处有较大的吸收跃迁截面和半峰宽，适合LD泵浦。根据Nd∶GSAO晶体吸收光谱，利用J-O理论，计算了其光谱参数。Nd∶GSAO晶体最强的发射峰位于1080nm附近，很容易获得激光输出。 Yb∶GSAO晶体在980nm处有较大的吸收跃迁截面和半峰宽，非常适合LD泵浦。通过倒易法和F-L法分别计算了其发射截面。利用吸收截面、发射截面和荧光寿命等参数，计算了Yb∶GSAO晶体的激光性能参数。 Tm∶GSAO晶体在793nm附近具有较大的吸收截面和半峰宽，适合LD泵浦。利用J-O理论计算了其光谱参数。Tm∶GSAO晶体最强发射峰位于1770nm附近。 3.研究了Ln∶GSAO(Ln=Nd，Yb，Tm)晶体的激光性能。 利用808nm光纤耦合半导体激光器作为泵浦源，Nd∶GSAO晶体在～1.08μm处实现了最大功率为1.55W，斜率效率为30.5％的连续激光输出。 利用980nm光纤耦合半导体激光器泵浦Yb∶GSAO晶体，获得了最大功率7.345W，斜效率为53.7％的连续激光输出。 利用788nm光纤耦合半导体激光器作为泵浦源，Tm∶GSAO晶体在～1.9μm处实现了最大功率为754mW，斜效率为25.3％的连续激光输出。 研究结果表明，GSAO晶体是一种有潜力的较理想的激光基质材料。