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20世纪80年代以来,由于大功率激光二极管(LD)的发展和二极管泵浦固态激光器(DPSSL)整体设计的优化,大功率的DPSSL有了突飞猛进的发展。由于DPSSL把半导体和固体相结合,使这种激光器兼具有两者的优点,即泵浦效率高、输出稳定和全固态的优点。DPSSL在材料加工、光通讯、制导、激光精密测量、激光医疗、激光化学以及激光核聚变等方面展示了重要的应用。寻求适合LD泵浦的激光工作物质是提高DPSSL效率的一个关键的因素,为此,兴起了一场探索新型激光晶体的热潮。 掺钕(Nd3+)的激光工作物质是研究最广泛的激光材料。掺钕的钒酸盐激光晶体如Nd:YVO4,Nd:GdVO4,Nd:LuVO4具有高的吸收系数、大的受激发射截面和宽的吸收带宽,这些优良的光学和激光性质使得它们被广泛应用到中小型激光器上。Nd:YVO4晶体已经商品化,是目前LD泵浦的固体激光器中使用最广泛的激光介质之一。Nd:GdVO4具有与YAG相当的热导率(11.7W/m·K为Nd:YVO4晶体的两倍),因此是潜在的中高功率LD泵浦的激光材料。 在各种稀土离子中,另一种研究广泛的掺杂离子是Yb3+。Yb3+能级结构最简单,在晶体场作用下,能形成准三能级的激光运行机制,Yb3+离子的吸收波长在970nm附近,能与InGaAs二极管泵浦源有效耦合,且吸收线宽宽。并且Yb3+在晶体中具有热负荷低、高的转化效率、长的荧光寿命、储能能力强、没有浓度猝灭效应等特点。1993年初,在德国举行的晶体生长学年会和激光与非线性光学晶体专业会议上,斯图加特大学首先论证了Yb3+在氧化物基质中用作大功率激光晶体优选激活离子的发展前景。目前常用的掺Yb3+的激光晶体主要有Yb:YAG、YbAB(YbAl(BO3)4)、Yb:KY(WO4)2、Yb:MgO:LiNbO3、Yb:YCOB、Yb:SFAP等等。 钒酸盐激光晶体具有泵浦阈值低,发射截面大,优良的物理化学及力学性能。但掺Yb离子的钒酸盐晶体研究的比较少。曾经报道的只有Yb:YVO4和Yb:GdVO4晶体。Yb:LuVO4是一种新型的激光晶体,激光研究的结果表明用Lu取代基质晶体当中的Y或Gd,可以降低晶体生长的难度,使吸收带更宽,受激发射截面更大,提高激光性能。1996年,日本和俄罗斯科学家合作生长出了LuVO4单晶(f18×38mm3)。2004年,我们课题组用提拉法首次成功生长出高