中红外氟化物激光晶体的生长和性能优化研究
发布时间：2020-12-12 11:30
中红外激光晶体材料作为激光技术核心增益材料之一,在军事光电对抗、激光医疗、卫星遥感、环境监测、基础科学等领域具有非常重要的应用。本文介绍了近年来在中红外氟化物激光晶体材料中,关于晶体生长、光学性能优化以及中红外激光性能等方面的研究工作,特别是在中红外光学性能优化调控方面,主要介绍基于稀土能级耦合的相互作用,有效抑制发光离子的自终止效应,以及为发光离子提供有效泵浦通道。
【文章来源】：人工晶体学报. 2020年08期 第1369-1378页 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
Er3+、Ho3+和Dy3+离子在3～5 μm波段发光的简化能级图
采用坩埚下降法生长制备稀土掺杂PbF2、LaF3系列激光晶体,坩埚为铂金坩埚,长晶过程分为装炉、化料、下降、降温退火等过程。具体如下:以高纯PbF2、LaF3、ReF3(Re∶Ho,Yb,Er,Dy,Pr,Nd等)为原料,混合均匀后,装入铂金坩埚,进行密封处理,接着放入下降炉的高温区,进行升温化料,待原料完全融化后,恒温至少3 h,然后开始缓慢下降,进入生长区,生长区温度梯度为40～60 ℃/cm,下降速率为0.5～1.5 mm/h,晶体生长结束后,进行原位退火,降温速率为20～40 ℃/h,待晶体冷却至室温,即可取出。坩埚下降法生长的Ho∶PbF2,Ho/Nd∶PbF2,Ho/Yb∶PbF2,Dy∶PbF2,Ho∶LaF3,Er/Nd∶LaF3和Dy∶LaF3晶体如图2(c～i)所示,晶体尺寸达到?20×40 mm3,晶体光学质量良好,无包裹物,无散射光路。3 结果与讨论
当前,由于Ho3+、Dy3+的特征吸收峰与商业化LD泵浦源不匹配,一般只能用闪光灯进行泵浦,此时吸收较弱,泵浦效率低下,严重阻碍该类中红外激光器件的发展。通过共掺敏化离子,能够有效改善泵浦吸收效率。选取敏化离子的原则是该离子的特征吸收峰与商业化LD泵浦源匹配,同时激发态能级与发光离子的上能级能量差较小,在基质晶体的声子能量辅助下,发生有效地从敏化离子到发光离子的能量传递,实现敏化作用,从而间接地实现满足商业化LD泵浦的需求。表3 Ho/Pr∶LLF激光晶体的调Q和锁模激光输出Table 3 Q-switched and mode-locked laser output of Ho/Pr∶LLF laser crystal Saturableabsorber Outputwavelength/μm Pulsewidth/ns Highest averageoutput power/mW Highest pulsepeak power/W Single-pulseenergy/mJ Reference Graphene 2.95 937.5 88 1.4 - [57] g-CN 2.95 420 101 - 1.1 [58] BP 2.95 194.3 385 12.5 2.4 [59] SESAM 2.88 0.8 146 - 8 [60] WS2 2.95 654 82 - 0.9 [61] WSe2 2.95 571 147 2.88 1.65 [62] MXene 2.95 267 105 4.73 1.26 [63] MoS2 2.95 621 70 1.6 1.2 [64] MoSe2 2.95 819 58 - 0.82 [65]
【参考文献】：
期刊论文
[1]中红外激光晶体Er∶YSGG的生长及LD泵浦的激光性能[J]. 罗建乔,孙敦陆,张庆礼,康宏向,谷长江,刘文鹏,殷绍唐. 人工晶体学报. 2012(03)
[2]Cr2+:ZnSe激光晶体在中红外波段获得瓦级输出[J]. 杭寅,徐剑秋,杨勇,张连翰. 中国激光. 2007(04)
本文编号：2912473
【文章来源】：人工晶体学报. 2020年08期 第1369-1378页 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
Er3+、Ho3+和Dy3+离子在3～5 μm波段发光的简化能级图
采用坩埚下降法生长制备稀土掺杂PbF2、LaF3系列激光晶体,坩埚为铂金坩埚,长晶过程分为装炉、化料、下降、降温退火等过程。具体如下:以高纯PbF2、LaF3、ReF3(Re∶Ho,Yb,Er,Dy,Pr,Nd等)为原料,混合均匀后,装入铂金坩埚,进行密封处理,接着放入下降炉的高温区,进行升温化料,待原料完全融化后,恒温至少3 h,然后开始缓慢下降,进入生长区,生长区温度梯度为40～60 ℃/cm,下降速率为0.5～1.5 mm/h,晶体生长结束后,进行原位退火,降温速率为20～40 ℃/h,待晶体冷却至室温,即可取出。坩埚下降法生长的Ho∶PbF2,Ho/Nd∶PbF2,Ho/Yb∶PbF2,Dy∶PbF2,Ho∶LaF3,Er/Nd∶LaF3和Dy∶LaF3晶体如图2(c～i)所示,晶体尺寸达到?20×40 mm3,晶体光学质量良好,无包裹物,无散射光路。3 结果与讨论
当前,由于Ho3+、Dy3+的特征吸收峰与商业化LD泵浦源不匹配,一般只能用闪光灯进行泵浦,此时吸收较弱,泵浦效率低下,严重阻碍该类中红外激光器件的发展。通过共掺敏化离子,能够有效改善泵浦吸收效率。选取敏化离子的原则是该离子的特征吸收峰与商业化LD泵浦源匹配,同时激发态能级与发光离子的上能级能量差较小,在基质晶体的声子能量辅助下,发生有效地从敏化离子到发光离子的能量传递,实现敏化作用,从而间接地实现满足商业化LD泵浦的需求。表3 Ho/Pr∶LLF激光晶体的调Q和锁模激光输出Table 3 Q-switched and mode-locked laser output of Ho/Pr∶LLF laser crystal Saturableabsorber Outputwavelength/μm Pulsewidth/ns Highest averageoutput power/mW Highest pulsepeak power/W Single-pulseenergy/mJ Reference Graphene 2.95 937.5 88 1.4 - [57] g-CN 2.95 420 101 - 1.1 [58] BP 2.95 194.3 385 12.5 2.4 [59] SESAM 2.88 0.8 146 - 8 [60] WS2 2.95 654 82 - 0.9 [61] WSe2 2.95 571 147 2.88 1.65 [62] MXene 2.95 267 105 4.73 1.26 [63] MoS2 2.95 621 70 1.6 1.2 [64] MoSe2 2.95 819 58 - 0.82 [65]
【参考文献】：
期刊论文
[1]中红外激光晶体Er∶YSGG的生长及LD泵浦的激光性能[J]. 罗建乔,孙敦陆,张庆礼,康宏向,谷长江,刘文鹏,殷绍唐. 人工晶体学报. 2012(03)
[2]Cr2+:ZnSe激光晶体在中红外波段获得瓦级输出[J]. 杭寅,徐剑秋,杨勇,张连翰. 中国激光. 2007(04)
本文编号：2912473
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2912473.html
