Cr 4+ ：Li 2 CaGeO 4 激光晶体生长与性能研究
发布时间：2020-12-18 17:33
掺杂过渡金属离子的复合氧化物晶体作为固态可调谐激光器的工作介质一直都是激光领域的研究热点之一。这些晶体的调谐范围可以覆盖整个近红外区域。其中,Cr4+离子掺杂晶体的调谐范围为1-1.6μm,在此范围内发射的激光波段在激光医学、激光成像和光通信领域都具有极大的应用价值。本论文采用高温固相法和溶胶-凝胶法分别合成了Cr4+:Li2CaGeO4多晶料,并对两种制备方法合成出的多晶料进行了一系列的性能表征,制备多晶料的目的是为了避免在晶体生长过程中发生GeO2的挥发、减少成分偏析及产生其它的杂质晶体。以LiCl和Li2MoO4作为助熔剂通过降温结晶法和顶部籽晶提拉法在国内首次成功生长了Cr4+:Li2CaGeO4晶体,并对晶体的结构和物理性质、光谱和能谱进行了一系列的性能分析。采用降温结晶法和顶部籽晶提拉法生长了不同Cr4+离子掺杂浓度的Li2<...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光技术的实际应用
乃拇蠓⒚髦?弧Ｔ?916年，爱因斯坦在他的论文中提出了“受激辐射”理论，首次阐述了激光的形成原理，到1960年，美国休斯实验室的梅曼成功的制造了世界上第一台激光器[1]，人类自此进入了激光领域，在之后的50多年中，各国的研究人员对激光材料和激光性能展开了广泛而深入的研究，激光技术的研究与应用得到了迅猛的发展。激光与其他普通光线相比具有定向发光、亮度高、单色性好、能量密度大等优点[2]。激光技术的应用主要集中在军事、医疗、制造、信息、科研和商业这六大领域[3,4]，例如：激光通信、激光切割、激光雷达等，如图1.1所示。（a）激光通信（b）激光切割（c）激光雷达图1.1激光技术的实际应用在目前所有的激光器中，可调谐激光器具有极其重要的地位，这是由于可调谐激光器具有激光发射波长可以根据实际需求进行调节的特点，可以满足在一个激光器中输出一定带宽范围内不同激光波长的需求，弥补了固定波长激光器的不足，解决了固定波长激光器使用率低，资源浪费等缺点。1967年，美国ThomasJ.Watson研究中心的P.P.Sorokin制造了世界上第一台可调谐液体染料激光器[5]，在此之后的十几年中可调谐激光器的主流一直是液体染料激光器，直到80年代，美国的P.F.Moulton成功研制了钛蓝宝石（Ti3+:Al2O3）全固态可调谐激光器[6]，自此实现了可调谐激光器由染料激光器向全固态激光器的转变，对比液体染料激光器，固体可调谐激光器具有效率高、结构稳定、使用寿命更长等优势[4]。目前，全固态可调谐激光器的基质晶体主要有Al2O3、BeAl2O4、Mg2SiO4等晶体，而激活离子主要有两种：一是过渡金属离子，主要是Ti3+、Cr4+、Co2+等离子，二是少数的稀土离子，主要是Ce3+离子。经过半个世纪的研究，可调谐激光器的调谐范围已经可以达到270-4700nm。随着现代?
第1章绪论3图1.2受激辐射放大示意图1.3可调谐激光材料的分类1.3.1激光染料可调谐染料激光器是最早得到实际应用的激光器，自1960年，首台红宝石激光器问世以来，对新型激光器的研究就一直是一个热点，1961年，S.G.Rautian提出了有机染料的能级跃迁理论，为染料激光器的研制提供了基础条件。60年代中期，德国的P.P.Schafer等人制造了以花菁染料作为激光介质的脉冲式染料激光器[7]。在钛蓝宝石（Ti3+:Al2O3）全固态可调谐激光器出现之前，染料激光器在可调谐激光器领域内一直具有统治地位。目前，具有实际应用价值的激光染料多达数百种[8]，并且染料激光器的可调谐范围为300-1200nm，这一发射范围包含了紫外-可见-红外三大区域[9]，如图1.3所示。近年来，为了克服液态染料激光器的各种缺点，如重污染、毒性强、使用效率低等，通过溶胶-凝胶法等方法制造的固态染料激光器应运而生，相较于液态染料激光器，固态染料激光器具有安全无毒、性能稳定、结构紧凑等优点[10]。图1.3不同激光染料的可调谐激光范围激光染料分子的能级图如图1.4所示，包括单重态S0、S1、S2和三重态T1和T2，其中，S0为基态，S1、S2为单重激发态、T1、T2为三重激发态。当染料分子得到能量后，染料分子由基态S0跃迁至激发态S1或S2上的某一振转能级，但由于染料分子会与溶剂
【参考文献】：
期刊论文
[1]Photoluminescence properties of a novel orange-red emitting Ba2CaZn2Si6O17:Sm3+ phosphor[J]. G.Annadurai,S.Masilla Moses Kennedy,V.Sivakumar. Journal of Rare Earths. 2016(06)
[2]BaCe0.5Zr0.4Y0.1O3-δ粉体的溶胶-凝胶法和高温固相法制备及性能表征[J]. 张翠娟,赵海雷,王治峰,李雪,沈薇. 中国稀土学报. 2008(04)
[3]维氏硬度试验及其主要影响因素分析[J]. 蔡丽清. 冶金标准化与质量. 2008(02)
[4]掺铬镁橄榄石作为1.06μm激光可饱和吸收体的研究[J]. 张凤娟,王加贤,庄鑫巍. 激光杂志. 2005(04)
[5]固体染料激光器的研制现状[J]. 陈日升. 激光与光电子学进展. 1997(06)
[6]Cr4＋离子在晶格中的结构稳定性[J]. 徐军,邓佩珍,钟鹤裕,王四亭,陈杏达,干福熹. 人工晶体学报. 1996(03)
[7]固体可调谐激光晶体的新进展[J]. 陈天鹏. 材料导报. 1993(02)
[8]染料激光器及其应用[J]. 张富根. 自然杂志. 1982(10)
硕士论文
[1]自注入锁定连续单频可调谐钛宝石激光器的研究[D]. 卫毅笑.山西大学 2018
[2]2μm波段波长可调谐光纤激光器研究[D]. 薛光辉.国防科学技术大学 2014
[3]铒铬双掺锗酸钙激光晶体生长与光谱性能[D]. 白洪瑞.长春理工大学 2012
[4]Cr4+：YAG晶体的生长与缺陷分析[D]. 赵晓宏.长春理工大学 2010
[5]Cr4+：Ca2GeO4激光晶体生长及性能表征[D]. 张山丽.长春理工大学 2010
[6]提拉法晶体生长全局数值模拟[D]. 张尚中.重庆大学 2009
[7]固态染料可调谐激光器研究[D]. 任杰.浙江大学 2004
本文编号：2924335
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光技术的实际应用
乃拇蠓⒚髦?弧Ｔ?916年，爱因斯坦在他的论文中提出了“受激辐射”理论，首次阐述了激光的形成原理，到1960年，美国休斯实验室的梅曼成功的制造了世界上第一台激光器[1]，人类自此进入了激光领域，在之后的50多年中，各国的研究人员对激光材料和激光性能展开了广泛而深入的研究，激光技术的研究与应用得到了迅猛的发展。激光与其他普通光线相比具有定向发光、亮度高、单色性好、能量密度大等优点[2]。激光技术的应用主要集中在军事、医疗、制造、信息、科研和商业这六大领域[3,4]，例如：激光通信、激光切割、激光雷达等，如图1.1所示。（a）激光通信（b）激光切割（c）激光雷达图1.1激光技术的实际应用在目前所有的激光器中，可调谐激光器具有极其重要的地位，这是由于可调谐激光器具有激光发射波长可以根据实际需求进行调节的特点，可以满足在一个激光器中输出一定带宽范围内不同激光波长的需求，弥补了固定波长激光器的不足，解决了固定波长激光器使用率低，资源浪费等缺点。1967年，美国ThomasJ.Watson研究中心的P.P.Sorokin制造了世界上第一台可调谐液体染料激光器[5]，在此之后的十几年中可调谐激光器的主流一直是液体染料激光器，直到80年代，美国的P.F.Moulton成功研制了钛蓝宝石（Ti3+:Al2O3）全固态可调谐激光器[6]，自此实现了可调谐激光器由染料激光器向全固态激光器的转变，对比液体染料激光器，固体可调谐激光器具有效率高、结构稳定、使用寿命更长等优势[4]。目前，全固态可调谐激光器的基质晶体主要有Al2O3、BeAl2O4、Mg2SiO4等晶体，而激活离子主要有两种：一是过渡金属离子，主要是Ti3+、Cr4+、Co2+等离子，二是少数的稀土离子，主要是Ce3+离子。经过半个世纪的研究，可调谐激光器的调谐范围已经可以达到270-4700nm。随着现代?
第1章绪论3图1.2受激辐射放大示意图1.3可调谐激光材料的分类1.3.1激光染料可调谐染料激光器是最早得到实际应用的激光器，自1960年，首台红宝石激光器问世以来，对新型激光器的研究就一直是一个热点，1961年，S.G.Rautian提出了有机染料的能级跃迁理论，为染料激光器的研制提供了基础条件。60年代中期，德国的P.P.Schafer等人制造了以花菁染料作为激光介质的脉冲式染料激光器[7]。在钛蓝宝石（Ti3+:Al2O3）全固态可调谐激光器出现之前，染料激光器在可调谐激光器领域内一直具有统治地位。目前，具有实际应用价值的激光染料多达数百种[8]，并且染料激光器的可调谐范围为300-1200nm，这一发射范围包含了紫外-可见-红外三大区域[9]，如图1.3所示。近年来，为了克服液态染料激光器的各种缺点，如重污染、毒性强、使用效率低等，通过溶胶-凝胶法等方法制造的固态染料激光器应运而生，相较于液态染料激光器，固态染料激光器具有安全无毒、性能稳定、结构紧凑等优点[10]。图1.3不同激光染料的可调谐激光范围激光染料分子的能级图如图1.4所示，包括单重态S0、S1、S2和三重态T1和T2，其中，S0为基态，S1、S2为单重激发态、T1、T2为三重激发态。当染料分子得到能量后，染料分子由基态S0跃迁至激发态S1或S2上的某一振转能级，但由于染料分子会与溶剂
【参考文献】：
期刊论文
[1]Photoluminescence properties of a novel orange-red emitting Ba2CaZn2Si6O17:Sm3+ phosphor[J]. G.Annadurai,S.Masilla Moses Kennedy,V.Sivakumar. Journal of Rare Earths. 2016(06)
[2]BaCe0.5Zr0.4Y0.1O3-δ粉体的溶胶-凝胶法和高温固相法制备及性能表征[J]. 张翠娟,赵海雷,王治峰,李雪,沈薇. 中国稀土学报. 2008(04)
[3]维氏硬度试验及其主要影响因素分析[J]. 蔡丽清. 冶金标准化与质量. 2008(02)
[4]掺铬镁橄榄石作为1.06μm激光可饱和吸收体的研究[J]. 张凤娟,王加贤,庄鑫巍. 激光杂志. 2005(04)
[5]固体染料激光器的研制现状[J]. 陈日升. 激光与光电子学进展. 1997(06)
[6]Cr4＋离子在晶格中的结构稳定性[J]. 徐军,邓佩珍,钟鹤裕,王四亭,陈杏达,干福熹. 人工晶体学报. 1996(03)
[7]固体可调谐激光晶体的新进展[J]. 陈天鹏. 材料导报. 1993(02)
[8]染料激光器及其应用[J]. 张富根. 自然杂志. 1982(10)
硕士论文
[1]自注入锁定连续单频可调谐钛宝石激光器的研究[D]. 卫毅笑.山西大学 2018
[2]2μm波段波长可调谐光纤激光器研究[D]. 薛光辉.国防科学技术大学 2014
[3]铒铬双掺锗酸钙激光晶体生长与光谱性能[D]. 白洪瑞.长春理工大学 2012
[4]Cr4+：YAG晶体的生长与缺陷分析[D]. 赵晓宏.长春理工大学 2010
[5]Cr4+：Ca2GeO4激光晶体生长及性能表征[D]. 张山丽.长春理工大学 2010
[6]提拉法晶体生长全局数值模拟[D]. 张尚中.重庆大学 2009
[7]固态染料可调谐激光器研究[D]. 任杰.浙江大学 2004
本文编号：2924335
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