【摘 要】
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四方结构的钨酸钙（CaWO4）晶体具有良好的力学、热学和光学性质,能够容许三价稀土离子占据晶格中Ca离子的位置,可用作Nd和Yb等稀土激活离子的基质材料。另外,CaWO4晶体还有着大的三阶非线性极化率(χ（3）),可产生高效率的受激Raman散射,是一种有应用价值的Raman晶体。因此,掺Yb钨酸钙（Yb:CaWO4）晶体是一种潜在的新型自Raman激光材料。本学位论文对Yb:CaWO4晶体的生长
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四方结构的钨酸钙（CaWO4）晶体具有良好的力学、热学和光学性质,能够容许三价稀土离子占据晶格中Ca离子的位置,可用作Nd和Yb等稀土激活离子的基质材料。另外,CaWO4晶体还有着大的三阶非线性极化率(χ（3）),可产生高效率的受激Raman散射,是一种有应用价值的Raman晶体。因此,掺Yb钨酸钙（Yb:CaWO4）晶体是一种潜在的新型自Raman激光材料。本学位论文对Yb:CaWO4晶体的生长、光谱学性质、连续波激光特性以及被动调Q自Raman激光性质等做了较为全面的实验研究。论文完成的主要工作和取得的研究成果如下。利用二次烧结法制备多晶原料,由提拉法成功地生长出了高光学质量的大尺寸Yb:CaWO4晶体,并根据X-射线粉末衍射谱对晶体结构做了简单的表征。通过不同几何配置下晶体Raman谱的测量和分析,确定了Yb:CaWO4晶体全部Raman活性晶格振动模的频率（波数）。其中,频率最高的Ag模(911.4 cm-1)有着最大的Raman散射强度。Yb:CaWO4晶体的吸收和发射性质都呈现很强的各向异性。π偏振的最强吸收峰位于965.5 nm;而α偏振最强吸收则发生在933.8 nm。π偏振发射谱由位于997.7 nm的一个强发射峰所主导;而α偏振的发射谱,则由一个不存在明显峰值、但异常宽的单一发射带构成,发射带宽可达63.0 nm。这表明Yb:CaWO4晶体适合于产生可调谐激光或锁模超短脉冲激光。在935-nm泵浦光激发下,由c-切向晶体产生的中心波长1026.5 nm非偏振激光输出功率为2.0 W,相应的光-光转换效率为26.3%,而斜率效率为37%。与c-切向晶体不同,a-切向晶体产生的激光输出可为α偏振,也可为π偏振;而在一定谐振腔条件下,所产生的激光辐射包含α和π两种偏振成分。这种双偏振态激光运转产生的最大输出功率为2.01 W,其中α和π偏振的功率分别为1.05 W和0.96 W。在974-nm准连续泵浦光激发下,利用Cr4+:YAG可饱和吸收体所引起的谐振腔被动调Q,实现了a-切向晶体的腔内受激Raman散射,获得了自Raman激光输出。由1005.2 nm的基频激光产生的Raman激光波长为1106.6 nm;宽度为9.0 ns的基频激光脉冲,通过受激Raman散射产生的Raman激光脉冲的宽度缩短为2.1 ns。
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