由于Tm:YAP的各向异性,对3F4→3H6跃迁的发射截面,我们采用F-L公式以及偏振发射谱进行了计算。F-L公式可表示为[76]:
(4-3)
式中c为光速,λ为波长,I(λ)为荧光光谱上某一波长λ处的荧光强度,n为折射率,τrad为上能级辐射寿命。5at%Tm:YAP各偏振方向发射截面计算结果如图4-19所示,其中E//a方向在1934nm具有比较大发射截面4.5×10-21cm2,接近于[25]报道数据5.0×10-21cm2。3at%Tm:YAP、4at%Tm:YAP、5at%Tm:YAP晶体E//a发射截面在1934nm处基本相同
Tm:YAP与纯YAP晶体具有相似的结构?广西TmYAP材料区别
1.1 Tm:YAP晶体的光谱性能1.1.1 Tm:YAP晶体的吸收谱实验中我们测试了常温下Tm:YAP晶体的不同浓度(1at%,3at%,4at%,5at%)不同方向非偏振吸收谱及4at%浓度下的不同方向偏振吸收谱,并且对4at%的b向样品进行了非偏振的变温吸收测试。
1at%,3at%,4at%,5at%Tm:YAP晶体c方向非偏振吸收谱。在418nm之后有5个吸收峰分别对应基态3H6到激发态3F4、3H5、3H4、3F2,3、1G4的跃迁,强度随浓度增大而增大,418nm之前包含两个峰,对应3H6到1D2 和1G5/2的跃迁,但其中3at%浓度样品吸收系数明显大于其它样品,这与3at%晶体颜色较深相一致,具体原因将在后面进行详细说明。 黑龙江小细棒TmYAPTm:YAP晶体吸收及发射截面计算方式?
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。
室温下晶体的吸收光谱是在JASCO V-570 type ultraviolet/visible/near-IR spectrophotometer 光谱仪上测定的。测试范围一般为190~2500nm,从190~350nm范围,光源为氘灯(deuterium lamp),从340~2500nm范围用卤灯(halogen lamp)。在我们的实验中,测试范围一般为190-2100,光谱分辨率为2nm。测试的原理是根据光的吸收定律(Lambert’s law):
I/I0=e-αL (2-4)
其中I0为入射光强度,I为透过样品厚度为L的介质后的光强度,α为吸收系数。测试得到的吸收光谱数据为各波长下的光密度D,即lg(I/I0)。光密度D、吸收截面积σabs和吸收系数α具有如下的关系:
α= (2-5)
σabs= (2-6)
式中N为离子的掺杂浓度。
晶体变温吸收谱采用液氦冷却,MiniStat控温装置来实现,红外吸收谱光源为白光,光谱仪为Nicolet Nexus 470/670/870傅立叶红外光谱仪,分辨率为0.2nm。 Tm:YAP晶体能量转移参数计算实验?
1.1 Tm:YAP晶体的热导率由于Tm3+激光器是准三能级激光器,因而热学性质对其激光性能有较大影响,本实验中我们对1at%、3at%、4at%、5at%浓度b方向及4at%浓度a、b、c方向Tm:YAP晶体进行了热导率测试根据所测得热导率数值可得出以下结论:(1)1at% Tm:YAP热导率与报道纯YAP晶体热导率(11 W·m-1·K-1)接近,随着掺杂浓度增加,热导率明显降低,5at%浓度*有1at%一半多一点,因此高掺杂浓度Tm:YAP晶体将会增大泵浦阈值,并且不利于大能量激光输出的实现。(2)随温度升高热导率降低,当温度升高到150℃时热导率比室温下降低25%左右,在激光实验中必须对Tm:YAP激光晶体进行有效的冷却以提高激光效率。(3)Tm:YAP晶体b轴方向热导率略大于其它两个方向,三个方向热导率随温度变化一致。Tm:YAP晶体荧光谱及荧光寿命的温度依赖特性多少?北京TmYAP
低温下Tm:YAP*有少量尖锐发射峰,随温度升高,谱线逐渐展宽,在左侧出现新的荧光峰。广西TmYAP材料区别
1985年,Antipenko B M等提出了Cr,Tm,Ho三重掺杂YAG晶体[14]。利用氙灯泵浦,***在室温下实现了低阈值2.12米激光工作。如图13所示,氙灯的可见光部分被Cr3的宽带吸收,使其从基态4a 2跃迁到4T1和4T2能态,然后通过非辐射跃迁弛豫到2E和4T2能态。由于2E能态被禁止基态跃迁,2E能态类似于Tm3 3F3能态,它们之间容易发生共振转移。基态中的Tm3跃迁到3F3能态,3F3能态的Tm3通过无辐射跃迁弛豫到3H4能态。一个处于3H4能态的Tm3很容易与基态的Tm3交叉弛豫,产生两个处于3F4能态的Tm3。而3F4能级的Tm3通过共振转移将能量转移到Ho3,使基态5i 8的Ho3跃迁到5I7能级,然后激发5I7能级的Ho3跃迁到基态产生2.1m激光。这种由两种离子组成的敏化HO3**提高了Er3或Cr3直接生成敏化HO3的效率,因此引起了***的研究。通过优化浓度和不断改造激光器,灯泵浦的铬、铥、钬激光已于20世纪90年代实现商业化,并已在中多个医学学科中得到临床应用由于闪光灯泵浦源的限制以及Tm3和Ho3在可见光波段的吸收峰尖锐,早期2m激光器需要敏化离子来增强吸收。广西TmYAP材料区别