中紅外氟化物激光晶體的生長和性能優(yōu)化研究
發(fā)布時間：2020-12-12 11:30
中紅外激光晶體材料作為激光技術(shù)核心增益材料之一,在軍事光電對抗、激光醫(yī)療、衛(wèi)星遙感、環(huán)境監(jiān)測、基礎(chǔ)科學(xué)等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用。本文介紹了近年來在中紅外氟化物激光晶體材料中,關(guān)于晶體生長、光學(xué)性能優(yōu)化以及中紅外激光性能等方面的研究工作,特別是在中紅外光學(xué)性能優(yōu)化調(diào)控方面,主要介紹基于稀土能級耦合的相互作用,有效抑制發(fā)光離子的自終止效應(yīng),以及為發(fā)光離子提供有效泵浦通道。
【文章來源】：人工晶體學(xué)報. 2020年08期 第1369-1378頁 北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
Er3+、Ho3+和Dy3+離子在3～5 μm波段發(fā)光的簡化能級圖
采用坩堝下降法生長制備稀土摻雜PbF2、LaF3系列激光晶體,坩堝為鉑金坩堝,長晶過程分為裝爐、化料、下降、降溫退火等過程。具體如下:以高純PbF2、LaF3、ReF3(Re∶Ho,Yb,Er,Dy,Pr,Nd等)為原料,混合均勻后,裝入鉑金坩堝,進(jìn)行密封處理,接著放入下降爐的高溫區(qū),進(jìn)行升溫化料,待原料完全融化后,恒溫至少3 h,然后開始緩慢下降,進(jìn)入生長區(qū),生長區(qū)溫度梯度為40～60 ℃/cm,下降速率為0.5～1.5 mm/h,晶體生長結(jié)束后,進(jìn)行原位退火,降溫速率為20～40 ℃/h,待晶體冷卻至室溫,即可取出。坩堝下降法生長的Ho∶PbF2,Ho/Nd∶PbF2,Ho/Yb∶PbF2,Dy∶PbF2,Ho∶LaF3,Er/Nd∶LaF3和Dy∶LaF3晶體如圖2(c～i)所示,晶體尺寸達(dá)到?20×40 mm3,晶體光學(xué)質(zhì)量良好,無包裹物,無散射光路。3 結(jié)果與討論
當(dāng)前,由于Ho3+、Dy3+的特征吸收峰與商業(yè)化LD泵浦源不匹配,一般只能用閃光燈進(jìn)行泵浦,此時吸收較弱,泵浦效率低下,嚴(yán)重阻礙該類中紅外激光器件的發(fā)展。通過共摻敏化離子,能夠有效改善泵浦吸收效率。選取敏化離子的原則是該離子的特征吸收峰與商業(yè)化LD泵浦源匹配,同時激發(fā)態(tài)能級與發(fā)光離子的上能級能量差較小,在基質(zhì)晶體的聲子能量輔助下,發(fā)生有效地從敏化離子到發(fā)光離子的能量傳遞,實現(xiàn)敏化作用,從而間接地實現(xiàn)滿足商業(yè)化LD泵浦的需求。表3 Ho/Pr∶LLF激光晶體的調(diào)Q和鎖模激光輸出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]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中紅外激光晶體Er∶YSGG的生長及LD泵浦的激光性能[J]. 羅建喬,孫敦陸,張慶禮,康宏向,谷長江,劉文鵬,殷紹唐. 人工晶體學(xué)報. 2012(03)
[2]Cr2+:ZnSe激光晶體在中紅外波段獲得瓦級輸出[J]. 杭寅,徐劍秋,楊勇,張連翰. 中國激光. 2007(04)
本文編號：2912473
【文章來源】：人工晶體學(xué)報. 2020年08期 第1369-1378頁 北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
Er3+、Ho3+和Dy3+離子在3～5 μm波段發(fā)光的簡化能級圖
采用坩堝下降法生長制備稀土摻雜PbF2、LaF3系列激光晶體,坩堝為鉑金坩堝,長晶過程分為裝爐、化料、下降、降溫退火等過程。具體如下:以高純PbF2、LaF3、ReF3(Re∶Ho,Yb,Er,Dy,Pr,Nd等)為原料,混合均勻后,裝入鉑金坩堝,進(jìn)行密封處理,接著放入下降爐的高溫區(qū),進(jìn)行升溫化料,待原料完全融化后,恒溫至少3 h,然后開始緩慢下降,進(jìn)入生長區(qū),生長區(qū)溫度梯度為40～60 ℃/cm,下降速率為0.5～1.5 mm/h,晶體生長結(jié)束后,進(jìn)行原位退火,降溫速率為20～40 ℃/h,待晶體冷卻至室溫,即可取出。坩堝下降法生長的Ho∶PbF2,Ho/Nd∶PbF2,Ho/Yb∶PbF2,Dy∶PbF2,Ho∶LaF3,Er/Nd∶LaF3和Dy∶LaF3晶體如圖2(c～i)所示,晶體尺寸達(dá)到?20×40 mm3,晶體光學(xué)質(zhì)量良好,無包裹物,無散射光路。3 結(jié)果與討論
當(dāng)前,由于Ho3+、Dy3+的特征吸收峰與商業(yè)化LD泵浦源不匹配,一般只能用閃光燈進(jìn)行泵浦,此時吸收較弱,泵浦效率低下,嚴(yán)重阻礙該類中紅外激光器件的發(fā)展。通過共摻敏化離子,能夠有效改善泵浦吸收效率。選取敏化離子的原則是該離子的特征吸收峰與商業(yè)化LD泵浦源匹配,同時激發(fā)態(tài)能級與發(fā)光離子的上能級能量差較小,在基質(zhì)晶體的聲子能量輔助下,發(fā)生有效地從敏化離子到發(fā)光離子的能量傳遞,實現(xiàn)敏化作用,從而間接地實現(xiàn)滿足商業(yè)化LD泵浦的需求。表3 Ho/Pr∶LLF激光晶體的調(diào)Q和鎖模激光輸出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]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中紅外激光晶體Er∶YSGG的生長及LD泵浦的激光性能[J]. 羅建喬,孫敦陸,張慶禮,康宏向,谷長江,劉文鵬,殷紹唐. 人工晶體學(xué)報. 2012(03)
[2]Cr2+:ZnSe激光晶體在中紅外波段獲得瓦級輸出[J]. 杭寅,徐劍秋,楊勇,張連翰. 中國激光. 2007(04)
本文編號：2912473
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