掺杂钬、镨离子氟化钇锂激光晶体制备与中红外光谱特性

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1、掺杂钬、镨离子氟化钇锂激光晶体制备及中红外光谱特性非常高，分别为2.13ms、17.23ms，与J-O理论计算的相应能级跃迁上能级寿命很接近，3+与其他同掺杂玻璃等固体材料相比单掺Ho离子样品在2μm波段有更高且宽的吸收线宽-202-和发射截面，在1.2和2.0μm处的受激发射截面的峰值分别达到0.20×10cm和0.51×102023+3+-20cm，双掺Ho/Pr离子样品则在2950nm左右发射截面的峰值高达达到0.68×102-202cm，大于单掺样品中的0.53×10cm，且3μm荧光半高宽达到135nm也高于单掺样品中的12

2、0nm；但是单掺样品中在2μm波段有高的增益截面，增益光谱反映出反转粒子数水3+平只需要较低的水平30%即出现2μm波长较强的增益效果，单掺Ho:LiYF4单晶材料在3+2.05μm波长处的激光泵浦阀值很低，2.05μm波长激光输出效率将会更高。而在掺入Pr离子的双掺晶体样品中2.9μm波长附近有高的增益截面，且反转粒子数比例只要达到40%3+3+3+就出现较明显的增益现象，单掺则需要50%，表明Pr离子能有效降低Ho/Pr双掺杂LiYF4单晶作为激光材料的激光泵浦阀值，提高能量利用率并提高2.9μm波段的激光输出3+55效率。测试双

3、掺杂样品在Ho:I7→I8跃迁的荧光辐射寿命2.15ms相比在单掺Ho样品中3+3+5下降了87.85%，进一步说明Pr离子对Ho:I7能级的猝灭效果，而与此同时则发现对上5能级I6寿命影响很小。运用I-H模型能很好地拟合2.0μm附近的衰减曲线，进一步说明了3+3+3+53+33+53+3Ho与Pr离子间存在的(Ho:I7,Pr:H4)→(Ho:I8,Pr:F2)能量传递过程，并计算得到能量传递效率达87.53%，说明当前浓度的Pr离子的掺入能有效抽空2.9μm激光下能级3+53+3+Ho:I7，促进2.9μm激光上、下能级的粒子数

4、反转，十分有利于Ho/Pr双掺LiYF4晶体在2.9μm波段的激光输出。结果表明LiYF4晶体掺杂稀土材料作为中红外激光基质材料有显著优势，综合比较，3+3+发现Ho单掺LiYF4单晶在1～2μm红外波长激光器上将有更明显的应用前景，而Ho和3+Pr共掺LiYF4单晶将作为2.8～3.0μm波段中红外固体激光器的工作物质具有更强竞争能力。3+3+关键词：3µm中红外发光，Ho离子和Pr离子，氟化钇锂晶体，J-O理论，增益特性II万方数据宁波大学硕士学位论文PreparationandMid-infraredspectralcharac

5、teristicsofLiYF43+3+crystaldopedHo、PrionsAbstractBecauseoftheimportantapplicationinavarietyofcutting-edgetechnology(suchaslaserguidance,militaryconfrontation,materialshandling,lasermedicine,environmentalmonitoring,andsoon),themarketdemandformid-infraredlasercrystalsisgr

6、owinggreatly,especiallytherequirementsabouttheabilitytoproducesensitiveband,large-size,high-qualityandhigh-outputpowerbecomemuchdemanding.Materialsscientistshavebeenlookingforhigh-qualitylasercrystalswhichcanproduceextendedinfraredradiationandworkedlongtimeincomplexenvi

7、ronment.Thispaperaimstostudylithiumyttriumfluoridelasercrystalwithhighpropertiesthatcanproduceenhanced3μmmid-infraredfluorescenceradiation.Weusedanimproved3+BridgmanmethodtogrowHosingledopedLiYF4crystalswith1mol%molepercentageandthe3+3+Ho/Prco-dopedLiYF4crystalswith1%:0

8、.5%molepercentage.What’smore,crystalstructure,infraredtransmittance,spectralparameters,thegaincharacteristicso