【摘 要】
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随着激光二极管(LD)的发展,探索适合LD泵浦的激光晶体成为热点。钨酸盐晶体在近些年来得到了广泛深入地研究;但是,三元系钨酸盐却少有报道。本论文研究了适合LD泵浦的Tm3+掺杂L
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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随着激光二极管(LD)的发展,探索适合LD泵浦的激光晶体成为热点。钨酸盐晶体在近些年来得到了广泛深入地研究;但是,三元系钨酸盐却少有报道。本论文研究了适合LD泵浦的Tm3+掺杂Li3Ba2La3(WO4)8晶体的生长、结构、光谱与激光性能。
本文首先介绍了Tm3+离子1.9μm波段激光的研究现状。
以Li2WO4为助熔剂,采用顶部籽晶法生长了纯的Li3Ba2La3(WO4)8晶体以及不同Tm3+掺杂浓度的Li3Ba2La3(WO4)8晶体。晶体生长的降温速率为1℃/day,转速为20rpm,生长周期约为15天。通过单晶结构解析确定了晶体的结构。Li3Ba2La3(WO4)8晶体属于单斜晶系,空间群为C2/c,晶胞参数为a=5.323(6)(A),b=13.091(15)(A),c=19.48(2)(A),β=91.18(3)°,Z=2。在Li3Ba2La3(WO4)8晶体中La3+和Li+随机共同占据一个8f格位,具有无序结构。利用X射线定向仪和偏光显微镜分别确定了晶体的结晶学主轴和光率体主轴。
测量了Tm3+∶Li3Ba2La3(WO4)8晶体的室温偏振吸收谱,偏振荧光谱以及荧光衰减曲线。利用Judd-Ofelt理论分析了其吸收光谱并计算了Tm3+离子在该晶体中的J-O强度参数,各能级间的辐射跃迁几率,荧光分支比和辐射寿命;利用倒易法计算了Tm3+离子3F4→3H6跃迁的偏振发射截面,进而计算了该跃迁的偏振增益截面。Tm3+∶Li3Ba2La3(WO4)8晶体在795nm波段的吸收半高宽较大,E//X,E//Y和E//Z三个偏振方向的半高宽分别为7nm,30nm和7nm;在1.9μm波段的正增益范围也较宽,当粒子数反转比率为0.5时,E//X,E//Y和E//Z三个偏振方向的正增益范围分别为1763~2003nm,1763~2037nm和1763~2035nm。
采用常规的AlGaAs半导体激光泵浦Tm3+∶Li3Ba2La3(WO4)8晶体,实现了准连续1.9μm激光输出,获得的最大输出峰值功率为3W,斜率效率为40%。在不同输出镜透过率下,输出激光光谱覆盖较大的波长范围(约40nm)。
上述结果表明:Tm3+∶Li3Ba2La3(WO4)8晶体是良好的适合LD泵浦的1.9μm波段可调谐和超短脉冲激光增益介质。
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