三价稀土金属离子有未填充的4f轨道，5s5p轨道处于满态。由于外电子的屏蔽作用，4f层电子受外界电磁场的影响较小，因此这些离子在不同的矩阵中具有类似自由电子的相对稳定的能级结构。迭克集团给出了60年代晶体中主要三价稀土离子的能级图[8]，如图11所示。外电子的屏蔽作用也使得三价稀土离子的4f4f跃迁谱线锐利，吸收带强，受基体影响较小，成为激光材料发展的优先。二价的稀土离子主要包括Sm2、Dy2和Er2。二价稀土离子的4f壳层比三价离子多一个电子，降低了5d态的能量。因此，4f5d跃迁的吸收带在可见光区，振子强度远大于4f4f跃迁吸收的振子强度，有利于离子吸收光泵能量。然而，二价稀土离子的激光辐射跃迁一般是4f4f跃迁，因此保持了三价离子的锐线光谱特性。但是，二价的稀土离子不稳定，暴露在高能辐射下容易失去4f壳层中的一个电子，变价，导致色心和激光性能差。Tm:YAP晶体的吸收谱图。江苏TmYAP材料区别
1. 采用TPM法计算了Tm:YAP晶体JO参数：Ω2＝0.8×10-19cm2，Ω4＝1.6×10-19 cm2，Ω6＝1.1×10-19 cm2，拟合得到的JO参数与文献报道的非常接近；由JO参数计算得3F4能级辐射寿命为4.8ms。
2. 计算了Tm:YAP中能量交叉弛豫参数CD-A=1.53×10-40cm6/s，能量交叉弛豫半径为6.2Å，施主与施主离子能量转移参数CD-D=2.48×10-39cm6/s；对不同浓度能量传递速率WEE进行计算，并结合速率方程求解，得出泵浦效率h随浓度增加而增加。
3. 3at%、4at%及5at%浓度Tm:YAP晶体进行了激光性能的测试。其中4at%Tm:YAP c向晶体在泵浦功率为24W时，实现最大功率8.1W的1.935mm激光输出，比较大斜效率达42%，为目前我们实验中Tm:YAP晶体比较好激光输出结果；此外对H2退火前后3at%Tm:YAP晶体激光性能进行了比较，晶体经过氢气退火处理，斜率效率较未经退火的提高40%。 河南圆棒TmYAPYAP晶体属于什么结构？
Tm3离子在790nm附近的吸收与商用二极管匹配良好，量子效率接近200%。掺Tm3激光器可用作Ho3激光器和中红外参量振荡器的泵浦源。掺tm3激光器是近年来2m激光器的重点研究方向之一，以掺Tm3激光晶体为工作物质的LDPSSL是目前掺Tm3激光器的主要发展方向之一
在吸收大约0.79米的泵浦光后，Tm3从基态3H6跃迁到3H4能级。当Tm3掺杂大于一定浓度时，因为3H4和3F4的能级接近3F4和3H6的能级，所以3H4能级的Tm3很容易与基态的Tm3转移能量，产生两个3F4能级的Tm3，3F4能级的Tm3跃迁到基态产生约2m的荧光，称为“一个”，然而， 由于Tm3激光器本身是一个三能级系统，工作物质的温度对系统的效率和阈值影响很大，所以工作物质具有相对较高的热导率，这是Tm3激光器设计的关键因素之一。 此外，提高Tm3激光器效率的有效途径之一是选择声子能量较高的衬底，以增加基态的斯塔克分裂，增强跃迁的振子强度，增加发射截面
3H4能级的Tm3除了把能量转移到基态外，还可能跳低到3H5和3F4能级，产生约2.3m和1.4m的荧光，并可能吸收另一个光子，借助声子跳高到1G4和1D2能级，从而影响3H4 3H62 3F4的能量交叉弛豫过程。由于上转换概率随着Tm3掺杂浓度的增加而增加，因此在Tm3激光晶体中选择合适的掺杂浓度是必要的
4at%Tm:YAP激光实验在同样条件下进行，输出耦合镜的透射率为10%，样品尺寸为3×3×5mm3，垂直c向切割。达到阈值所需要的泵浦功率约4.4W，当泵浦功率为24W时，实现最大功率8.1W的激光输出，波长1.935mm，斜效率达42%，如图4-24。
5at%Tm:YAP晶体在同样的泵浦功率密度下，晶体端面发生脆裂，这可能与5at%Tm:YAP晶体局部吸收功率过高以及热力学性能较差有关。 Tm:YAP晶体能量转移参数计算结果如何？
由以上激光实验结果来看，4at% Tm:YAP晶体激光性能比较好，因此我们认为在我们所生长的Tm:YAP晶体中，4at%为比较好化的掺杂浓度。(5)基体干扰小。在原子吸收光谱分析中，经常会遇到形成稳定化合物的干扰，在ICP光谱分析中可以忽略，电离干扰不明显，可以用一套标准溶液来分析各种样品溶液。(6)多元素可以同时测定，样品中的主要成分、次要成分和微量成分可以同时测定。(7)可测量的元素有很多种(约80种)。目前，电感耦合等离子体原子发射光谱法已成为同时测定多种无机元素的有力工具.该方法在我们的实验中主要是用于测定晶体中掺杂元素的含量，采用的等离子体发射光谱仪型号为Advantage（美国Thermol公司）。样品为少量晶体研磨成尽可能细的粉末，测定元素含量时需将样品溶解配成溶液。计算晶体中掺杂离子的分凝系数，取样位置一般位于籽晶与晶体相接处以下，靠近晶体顶部的部分。Tm:YAP晶体能量转移参数计算。云南品质优的TmYAP
Tm:YAP晶体能级结构图有吗？江苏TmYAP材料区别
报道的掺Tm3硅酸盐晶体包括y2 O3(YSO)、CaAl2SiO7(CAS)和SrY4(SiO4)3O(SYS)。与铝酸盐晶体相比，硅酸盐晶体一般对称性较低，声子能量较大，因此能级分裂较大，有利于粒子数反转的形成。更强的晶场使它们具有更强的跃迁振子强度、更宽的吸收峰和发射峰以及更大的吸收和发射截面。但是硅酸盐晶体一般寿命短，热导率比铝酸盐低，影响输出激光性能。鉴于上述硅酸盐基质的优点和较差的热力学性质，掺Tm3的硅酸盐晶体在薄板激光器和锁模激光器中有很大的应用前景。表13显示了Tm3 YSO、CAS和SYS晶体的主要结构参数和光谱特性。江苏TmYAP材料区别
