2-3μm波段CNGS类激光晶体的探索及物化性能研究

发布时间：2021-05-07 18:35

　　伴随着激光技术越来越多的进入到人类生活的方方面面,科研工作者对于激光技术的研究也越来越广泛与深入。其中处于固体激光核心地位的激光增益介质对于激光器的激光性能起着至关重要的作用。增益介质的基质材料作为激活离子的载体决定了激活离子能否顺利且有效的进入激光材料,并且也决定了激光材料的热学性能、基本理化性能等;而作为介质发光中心的激活离子由于自身具有丰富的能级以及特征的核外电子排布,可通过能级跃迁向外界辐射能量,进而决定着激光材料的光谱特性。LGS（La3Ga5SiO14）晶体及其同型化合物是一类具有优异性能的压电材料。这些电学上的特点也引起了人们对于探索该类晶体能否成为具有多功能性的全固态激光器件的强烈兴趣。其中LGS系列晶体存在一类由两个或两个以上原子占据同一氧配位体的有序构型-CNGS晶体。CNGS晶体属三方晶系,32点群,P321空间群,非中心对称结构,因此由其结构特点可判断CNGS晶体在非线性光学上也具有潜在的应用价值。相比于LGS晶体,CNGS具有Ga元素含量低、优良的理化性质、良好的机械性能以及易于生长的特点。目前2-3 μm激光在当今社会的应用非常广泛。其中Tm3+在2 μm附... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：154 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 固体激光增益介质的现状与发展
        1.2.1 激光玻璃
        1.2.2 激光晶体
        1.2.3 激光陶瓷
        1.2.4 光纤激光
    1.3 掺杂型激光晶体中激活离子的选择
    1.4 2-3μm波段中红外激光晶体的发展与现状
        1.4.1 2-3μm波段激光应用背景
        1.4.2 铥离子掺杂激光晶体的发展
        1.4.3 铒、钬离子掺杂中红外输出激光晶体的研究进展
    1.5 功能型LGS系列激光晶体的研究进展
    1.6 本论文的研究思路、研究内容与研究方法
    参考文献
第二章 Re:CNGS (Re=Tm,Er,Ho/Pr, Ho/Pr/Yb)晶体的生长
    2.1 引言
    2.2 提拉法晶体生长的理论基础
        2.2.1 提拉法晶体生长的温场和热量传输
        2.2.2 从能量守恒讨论提拉法晶体的生长工艺
    2.3 晶体生长的实验设备
    2.4 晶体的生长工艺过程
        2.4.1 多晶原料的合成
        2.4.2 温场设计
        2.4.3 晶体生长的工艺
    2.5 提拉法Re:CNGS单晶生长成果与质量分析
        2.5.1 Tm离子掺杂CNGS晶体
        2.5.2 Ho,Pr离子共掺CNGS晶体的生长及工艺的改进
        2.5.3 Ho,Pr,Yb离子共掺CNGS晶体
        2.5.4 高浓度Er~(3+)掺杂CNGS晶体的生长工艺探索
    2.6 晶体的定向与加工
        2.6.1 晶体的定向
        2.6.2 晶体的加工
    2.7 本章小结
    参考文献
第三章 Re:CNGS(Re=Tm,Er,Ho/Pr,Ho/Pr/Yb)的晶体结构与基本性能表征
    3.1 引言
    3.2 晶体密度的测量与计算
        3.2.1 晶体的实验测量密度
        3.2.2 晶体的理论密度
    3.3 晶体的化学组份分析
        3.3.1 晶体生长中的分凝现象
        3.3.2 X射线荧光分析XRF
    3.4 物相分析与晶体结构解析
        3.4.1 XPRD物相分析
        3.4.2 晶体结构解析
    3.5 晶体生长质量的表征
        3.5.1 高分辨X射线衍射摇摆曲线
        3.5.2 晶体的生长质量
    3.6 本章小结
    参考文献
第四章 Re:CNGS (Re=Tm,Ho/Pr,Yb/Ho/Pr)晶体热学性质的表征与研究
    4.1 引言
    4.2 实验条件及设备
    4.3 比热
        4.3.1 固体的比热与热容
        4.3.2 晶体的测量定压比热
    4.4 晶体的热膨胀
        4.4.1 固体热膨胀的物理本质
        4.4.2 晶体热膨胀的测量
    4.5 晶体的热扩散系数与热导率
        4.5.1 晶体热传导的微观机制
        4.5.2 Tm:CNGS晶体热扩散系数的测量
        4.5.3 Tm:CNGS晶体热导率的计算
    4.6 本章小结
    参考文献
第五章 Tm:CNGS晶体的光谱与激光性能表征与研究
    5.1 引言
    5.2 Tm:CNGS晶体的光谱特性研究
        5.2.1 晶体的吸收光谱
        5.2.2 晶体的荧光光谱
        5.2.3 晶体的荧光寿命
    5.3 Tm:CNGS晶体的连续激光性能研究
        5.3.1 实验
        5.3.2 连续激光性能分析
    5.4 总结
    参考文献
第六章 总结
    6.1 主要研究内容与结论
    6.2 本论文创新点
    6.3 有待进一步开展的工作
致谢
攻读学位期间所获奖励
攻读学位期间发表的学术论文目录
附发表论文两篇
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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[4]影响提拉法生长氧化物晶体质量的若干关键因素研究[D]. 尹延如.山东大学 2017
[5]钽酸镓镧及同构化合物晶体的制备和性能研究[D]. 张希清.山东大学 2008
[6]CNGS和CTGS晶体的生长及性能研究[D]. 石绪忠.山东大学 2007

硕士论文
[1]几种铌酸盐晶体的探索及性能研究[D]. 郭家怡.山东大学 2018
[2]Re:CNGS（Re=Nd,Er,Tm）晶体的生长以及结构性能的研究[D]. 任俊宇.山东大学 2017
[3]掺钕A3TaGa3Si2O14（A=Ca，Sr）晶体的生长和激光自倍频性能研究[D]. 陈菲菲.山东大学 2016
[4]Nd:CNGS晶体生长及性质研究[D]. 张晓彤.山东大学 2015
[5]A3BC3D2O14晶体的性能与应用研究[D]. 王宝林.山东大学 2006



本文编号：3173872