论文部分内容阅读
随着发射波长为0.9～1.1μm的大功率LD泵浦源性能的稳定，适应此波段的掺Yb3+离子激光晶体成为研究热点。作为能级结构最简单的激活离子，Yb3+离子具有比Nd3+离子更为优异的特点，更有利于固体激光器的小型化。
本文采用提拉法生长出不同掺杂浓度的Yb3+：ZnWO4晶体，使用ICP法测量了Yb3+离子的掺杂浓度，计算得出掺杂浓度为1mol％的分凝系数为0.372；对晶体完整性进行了研究，结果表明组分过冷和位错是影响晶体质量的主要缺陷；测试了偏振吸收和荧光光谱，计算出不同波长处的吸收截面和发射截面，其中974nm的σabs为4.303×10-20cm2，1041nm的σem为0.360×10-20cm2；确定了Yb3+离子在ZnWO4晶体中的Stark子能级；激光过程中泵浦光的偏振方向以E//c最佳。Yb3+：ZnWO4晶体具有较宽的吸收和发射谱带，有望实现锁模脉冲；同时可以与其它钨酸盐晶体一样，利用大的非线性折射率实现自启动自锁模激光运转。
生长出光学质量的Yb3+：LiNbO3晶体，测试得到在980nm的σabs为1.168×10-20cm2,1060nm的σem为0.345×10-20cm2；确定了Yb3+离子在LiNbO3晶体中的Stark子能级；计算得出基频1060nm的I类位相匹配角为85.0249度，相干长度为404.8620um。作为自倍频激光晶体，Yb3+：LiNbO3的实际应用价值很高，是制造紧凑的高效率微小型激光器的理想材料。
采用中频感应加热法生长出Yb3+：YAG晶体，由光谱测试得到941nm的σabs为3.71×10-20cm2,1030nm的σem为2.181×10-20cm2。分析了Yb3+离子在YAG晶体中的能级结构。Yb3+：YAG晶体是性能优良的高功率激光晶体，应用广泛。
做出了Yb3+离子在不同晶体中的能级“重心图”，结果表明晶体场对Yb3+离子能级分裂的影响为定值；推导出Yb3+离子基态(2F7/2)与Nd3+离子基态(2I9/2)最大分裂能之间的关系为：△E(2F7/2)=1.4667△E(2I9/2)；利用Judd-Ofelt理论计算了Yb3+离子在ZnWO4，LiNbO3和YAG晶体中的谱线强度、振子强度、跃迁几率和荧光寿命，结果表明把Yb3+离子能级简化为二能级模型所得理论值与实验值吻合较好。