Tm掺杂的激光晶体生长、结构和光谱性能研究

&! 光谱性能
: 1 K % !!8J T/ !‘T 6 ?! ?" , 样品中 8J 掺 杂 浓 度 为 O& 原子个数比 " # 采用 5 )] ! G J N K GP ) )吸收光谱仪测量 吸收光谱 % 由于 / : 1 8J 的 吸 K 6 % ?! ?" , 是 单 轴 晶 体# 收强度随入射光的不同方向而改变 % 我们在样品光路 中放置格兰偏振棱镜 # 使偏振片的偏振方向和样品的 光轴平行 ! 或垂直 " # 从 而 得 到 $ 偏 振 或$ 偏 振 的 吸 收 光谱 ! 见图 * " % !! 图 * 为 两 种 偏 振 下 样 品 的 吸 收 光 谱 图 % 可 以 看 出# $ 偏振和 $ 偏 振 下 的 吸 收 光 谱 是 不 同 的 %8J 在 我们对这个吸 收 峰 的 半 高 @ ) )A J 附近有较强的吸收 # 宽以及吸收界面做了 计 算 # 同 时 跟 其 它 掺 8J 的 晶 体 做了比较 ! 表 !" % 比 较 发 现# 此晶体吸收界面比其它 晶体小 # 但它有较宽的吸收界面 # 比较适合于激光二极管的泵浦 %
耐 强 酸 强 碱 腐 蚀! 机 械 性 能 良 好 %8J 掺 杂 的 / K 6 % : 1 K 6 % !!/ ?" ?# , 是一种优 质 的 激 光 基 质 % 它 不 潮 解 ! ? " # 晶体很有可能成为一种新型的激光晶体 % : 1 ? , # 晶体 ! 对 8J6 同时 K % : 1 T^!! )& ) O % : 1 !! 采用熔盐法生长出 8J T/ !‘T 6 ?" ?# ," ?" ?# , 晶体结 构进行 了解 析 ! 计算了 8J 离子在 8J # 中的光谱参数 % K % : 1 T^)& ) O T/ !‘T 6 ?" ?# ,"
?X & / K 6 % : 1 : 1 D H & !!\ > = G H C C = G S M H $ A< G M M L = A$ C8J A K8J6 % F UK ?! ?" ,G ?! ?" , ?X & 图 !!8J / K 6 % : 1 % : 1 ?! ?" , 和 8J6 ?! ?" , 的粉末衍射图
$ > : + JJ_! + JJ_* + JJ 优 质 !! 摘 ! 要 ! !采用顶部籽晶生长法从 [ *; ?1 ! ) *1 ? 助熔剂中生长出! 晶 体 % 利 用 \ 射 线 单 晶 衍 射 仪 测 定 了 8J6 8J K % : 1 T^!! )& ) O# % : 1 T/ !‘T 6 ?" ?# ," ?" ?# , 晶 体 的 结 构% 对
) * $ ! " S J S = $ B B > B L S M H $ A ! )‘*
4 L C & ? + O
*& + O @& @ ,& @ !& * ! *& P @
M T H BR $ = Y
!! 测量得到的 $ 偏振或$ 偏振的吸收光谱可用来计算振子强度 % 此处谱线强度与积分吸收系数之间有如下 关系
扭曲的 8J1 6 % 1 1 1 ! ! 在此晶体结构中 1 原子有三种配位类型 & O 三角棱柱 # O 八面体和 : ? 三角形 % 同时 : ? 三角形又分为两种类型 # 一种是垂直于+ 轴一系列 :! " 形成等腰三角形 # 此等腰三角形的二次轴平行于 晶 * G N 面’ 另一种类型的 :! " 跟 :! 差 不 多 情 况%每 个 6 ! *" %和 8J 分 别 占 据 一 个 1 八 面 体 和 一 个 三 角 棱 柱 % 每 个 排列于 S轴向上 # 6 % ‘1 八面体共用一个边 # 6 % ‘1 间的距离从 )& ! @ O) ! *"到 )& ! P *@! *" A J 不等 %8J 同 样 与O 个 1 原子配位 # 其中三个原子 1 位于 8J 的上方 # 三个 1 原子位于 8J 的下方 # 同时上方和下方的原子 又与 :! " 形成 :‘1 三角形 %8J‘1 间的键长为 )& " * * ? )+ ! * A J%
式中 & 为吸 收 系 数 ’ N! ’ 为 电 子 电 荷’ Q) 为 掺 杂 粒 子 数 ’ " 为 折 射 率’ J 为 量 子 数’ :( +分 / 为积分吸收系数 ’ #" 吸收线强度的理论值和计算值 ) 别为普朗克常数和光速 ) 表 * 给出了积分吸收 * L % % J L H L =方程式为 !! 晶体折射率与波长关系的 ( )U ) ? )" P * " ) " *@ PP * #"L ?U $! ) ? *O + # P)U )U ) * ,* * " @ * PP @P * #"L *U L! ) ? !* " # P)U 吸收线强度和 c I K K > 1 C L % M理论 ( > 1 参数之间的关系可以表示为 !! 根据 c
"卷!增!刊 !第! ) ) +年,月 !*
强
激
光
与
Байду номын сангаас
粒
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文章编号 ! " # ) ) ! > , ? * * * ) ) + ( ) > ) ! ? @ > ) + !!
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$! 晶体生长
按" 9 1 -?: 1 6 % ; $ 1 K ?& @ ][ $ @& * !! 以分析纯的 [ * ?! ?! *1 ?! ? 和光谱纯的 / *1 ? 8J *1 ? 为原料 ! *; ?1 ! )! # 称取样品 ! 采用固相合成 8J # ! 化 ]: @ ] 8J K % : 1 T^)& ) O K % : 1 T^)& ) O *1 ?和! T/ !‘T 6 ?" ?# ," T/ !‘T 6 ?" ?# ," 学方程式如下 ? ; $ 1 9 1 $ 1 ?X[ * ? * [ *; ?1 ! )X9 * 6 * -?: 1 -*1 6 ? *: *1 ? X? " # ? 6 % 1 T 8J 1 !‘ T / K 1 : 1 K % : 1 * -*1 6 X X X@ * ? * ? * ? ? ? * *8J T/ ! T 6 ?" ?# , X! ‘ T ^!! )& ) O 将合成好的粉料置于 的坩 埚 中 ! 晶 体 生 长 中 的 定 向 籽 晶 是 通 过 自 发 结 晶 得 到 的%然 后 + )JJ_, +JJ !! # 以+ 向籽晶采用顶部籽晶成核进行晶体生长 ! 降温速率为 *& * + f*天 !晶转速率为 += J H A% 生长 一个月 以后 ! 得到尺寸为 ! 的透明晶体 % +JJ_! +JJ_* +JJ
表 $! 一些掺 N . 晶体的半高宽和吸收界面
&_ N 7 = I /$!P . 7 9 5 3 1= / 2 ; / / 12 4 / 1 @7 = 3 9 2 5 10 9 3 3 L 3 / 0 2 5 1 5 1N . @ / @0 9 3 2 7 I 3 ! XJUZ 7 : : : ?
!! 关键词 ! !8J 掺杂 $ ! 晶体生长 $ ! 光谱性能 $ ! 晶体结构 , ? ?& !!!!! 文献标识码 ! !! 中图分类号 ! !1 !6
掺 8J 的激光晶体越来越多地受到人们的关注 % 作为激活离子 ! 8J 可以在 红外和 紫外 多个波 !! 最近几年 ! ( ) ? 段产生不同能级之间的跃迁 ! % 它在 !& P" J 对应于?D ,* O 的跃迁可以适用于红外雷达和远距离红外传感
结构和光谱性能研究 N . 掺杂的激光晶体生长 "
! 夹国华!!*! ! 涂朝阳! *! ! 李坚富!! ! 朱昭杰!! ! 游振宇!! ! 王 ! 燕!! ! 吴柏昌!
"
" 中国科学院 福建物质结构研究所 ! 福建 福州 ? # !’ + ) ) ) *$ ) ) ) ? P !*’中国科学院 研究生院 !北京 !
%!\ 射线粉末衍射与结构测定
?X 对粉末衍射数据指标化 ! 如图 ! 所示 % / K 6 % : 1 % : 1 !! 对 8J & ?" ?# , 和 8J6 ?" ?# , 分别作 \ 射线粉末衍射 ! 实验温度为 * ! )JJ_)& ! )JJ_)& ! )JJ 用于 \ 射线衍射实验 ! P @[% 在 4 . /6[b 6 D 9 " 衍射 !! 选取 )& 仪上 ! 用经石墨单色器单色化的 ; ! 以’ 范 围内 $ [ ) " !) O PA J# > * @ ) j P& " P j - 射线 " #^)& * 扫描方 式在 ?& ) *)? 收集到 O 全部为独立的 衍 射 点 % 晶 体 结 构 用 直 接 法 " 和差傅立叶方法找出初步 , , 个衍射点 ! ( -3 5 \ 程 序 包# 结构模型! 经全矩阵最小二乘法修正后! 最 终 结 果 为F ^)& 此晶体属三方晶系! ) ! + ?! 9 F ^)& ) , ) ,% 4 ? *
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图 *! 室温下 8J : 1 K % T/ !‘T6 ?! ?" , 的吸收光谱
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?X & 测量得到了$ 和 $ 方向的偏振的吸收和发射光谱 ! 并根据 c 8J /6 : 晶体进行定向切割 ! I K K > 1 C L % M理论计算 ?X 了 8J 在/ 各个能级的振子强度 ’ 自发辐射几率 ’ 荧光分支比等参数 % K 6 % : 1 > 1 参数 ’ ?" ?# , 中的 c
增!刊
夹国华等 &8J 掺杂的激光晶体生长 ( 结构和光谱性能研究
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*) 器! 同时在激光医疗上也有着重要的应用 ( % 由于离子之间存在交叉迟豫效应 ! 8J 可以在 近红外 波段 产生有 ?) ? 效的激光输出 ( %在, + )A J 附近 ! 8J 离 子 还可 以 产 生 从!7 * 到 D , 的上 转换 % 最令 人感兴 趣的是 8J 离 子 () 在@ ) )A J 附近的对应?-O *?-, 的跃迁适用于商用激光二极管的泵浦 , %