激光雷达发射机。人眼安全的2m波段激光器可以代替Nd:YAG和CO2激光器用于全固体脉冲相干雷达、测量大气风速和探测大气气溶胶流。调q 2m激光器还可以用于高度测量、地形测量、测距等。该雷达发射机的分辨率可提高8-10倍,在***和环境监测中具有重要的应用前景。
(3)中红外3 ~ 5 m光学参量振荡器泵浦源。2m激光是定向红外干扰源的比较好泵浦源之一——中红外3 ~ 5微米光学参量振荡器。 Tm:YAP晶体能级结构图有吗?青海TmYAP批发价
基于以上重要的应用价值,2m激光一直是激光发展的重要方向之一。早在1962年,Johnson L F团队就报道了掺Ho3和掺TM3的2M带的激光输出是在钨酸钙(CaWO4)晶体中中实现的[9]。然后,该小组从理论上研究了钼酸钙(CaMoO4)晶体中,中er3与Tm3或Ho3之间的能量转移机制,并通过使用氙灯泵浦获得了Tm3的1.9115和1.9060m激光输出以及Ho3的2.0740、2.0707和2.0556m激光输出。1965年,他们分别用钨灯和氙灯泵浦实现了Cr3/Er3 敏化的Tm:YAG、Ho:YAG脉冲和连续激光输出[11]。此后,Er2O3、HoF3等晶体中中Tm3 /Ho3的激光输出陆续有报道[12][13]。但这些实验需要在液氮温度(77K)下进行,门槛较高,给实际操作带来困难。自从***台红宝石激光器问世以来,固态激光器一直在激光器的发展中占据主导地位。经过近50年的发展,固态激光器从实验室到各行各业、***部门和医疗单位,都在发挥着不可或缺的作用,尤其是在光网络和通信技术领域。
20世纪80年代,激光二极管和激光二极管阵列的研究取得了很大进展,使激光二极管泵浦固体激光器的研究进入了一个新的阶段,极大地促进了固体激光器件、技术和应用的发展。与传统闪光灯泵浦的固态激光器相比,LDPSSL具有以下优点[7]:
(1)高转换效率。泵浦灯为宽带泵浦,灯的辐射光谱只有一小部分被晶体吸收转化为激光能量,转化效率只有3 ~ 6%;半导体激光器的发射波长与固态激光器工作物质的吸收峰重合,有效避免了不必要的损耗,光-光转换效率可达70%。
(2)热负荷低。
(3) 使用寿命长。激光二极管或激光二极管阵列的使用寿命比传统闪光灯长得多。普通激光二极管阵列的使用寿命在10000小时以上,一般可达3104小时,而闪光灯的使用寿命只有200-400小时。
(4)光束质量好。
LDPSSL的成功研制,引出了“全固化”激光研究的新方向,是激光固化和小型化的重要突破。可以肯定的是,全固化激光器,尤其是可调谐固体激光器,将把激光应用推向许多新的领域。 青海TmYAP批发价Tm:YAP和Tm:LSO两微米波段激光晶体生长、光谱和激光性能的研究.
2000年,Budni P A等人用120W光纤耦合二极管泵浦3% TM3360 ylF,获得36W激光输出[54]。然后Dergachev A报道了3.5%的Tm:YLF 1905-2067nm宽调谐CW激光输出,多纵模输出功率大于18W,斜率效率37%,单纵模输出功率12W[55]。在CaF2晶体中,Tm3吸收系数小,辐照后容易转变为Tm2,因此对Tm:CaF2晶体2m波段激光的研究很少。2004年,Camy P等人用767nm Ti:蓝宝石激光器泵浦1.34%的Tm:CaF2晶体,获得调谐范围1835~1970nm、斜率效率41% [56]的激光输出。BaY2F8是一种性能优良的激光晶体,近年来研究较多。Cornacchia F的工作组对比分析了一系列掺杂了一系列浓度的Tm3离子[58][59],得到了12% Tm: BaY2F8,泵浦源为780nm二极管,输出峰值在1923nm,最大输出功率为645mW,斜率效率为32%的比较好激光输出。
文献报道Tm:YAG中CD-A=3.88×10-40cm6/s[72][73],该数值与之十分接近,说明在Tm:YAP晶体中能量交叉弛豫能有效的发生。由公式3-12、3-15,结合J-O计算结果及多声子弛豫几率,可计算得3H4能级本征寿命(即不存在交叉弛豫时的寿命)为t=388ms,代入公式3-18可得Tm:YAP中能量交叉弛豫半径为:R=6.2Å。
施主与施主离子间能量转移参数CD-D采用3H4→3H6发射截面(倒易公式计算)与3H6→3H4吸收截面交叠积分计算。倒易法公式可写为[75]:
式中h为普朗克常数,k为玻尔兹曼常数,T为实验温度,Zl、Zu为下、上能级的配分函数,EZL为两能级间零声子能量。计算结果为:CD-D=2.48×10-39cm6/s。CD-D要远大于CD-A,这是由于施主离子间这种能量转移所对应能级间隔相同,为能量共振转移,而施主与受主离子之间两能级间隔不同,能量交叉弛豫过程多需声子协助发生 Tm:YAP晶体的激光实验研究。
Tm:YAP晶体吸收和发射截面的4.4.5.1计算...
根据前面的分析,Tm:YAP的吸收系数与浓度变化成正比,Tm:YAP的吸收截面可以用任意掺杂浓度来分析。由于二极管泵浦源一般发射非偏振光,吸收截面由5at %的Tm:YAP非偏振吸收光谱计算,对应3H4能级的吸收带计算结果如图4-18所示。其中A、C方向在795nm处有较大的吸收截面,约为5.010-21cm2,略小于文献[28]报道的数据,可能与具体实验条件有关;在800纳米处,b方向的吸收截面约为3.610-21cm2。
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Tm:YAP晶体的热导率应该是多少?青海TmYAP批发价
钒酸盐晶体一般是单光轴的四方晶体。激光输出是定向的,可以输出线偏振光。由于其低对称性,掺杂钒酸盐一般具有相对较大的吸收截面和发射截面。例如,Tm:YVO4的吸收截面是Tm:YAG的5倍以上,发射截面略大于tm3360 YAG。但其激光上能级寿命比掺杂YAG短得多,而Tm:YVO4只有Tm:YAG的十分之一,这是有限制的,从热力学性质来说,Tm:YVO4热导率低,在激光工作时容易爆裂,虽然Tm:GdVO4的热导率与Tm:YAG相近,但比Tm:YVO4更难生长,法皇冠生长的Tm:GdVO4存在色心等缺陷。Higuchi M等利用浮区法种植不同浓度的Tm:GdVO4。虽然这种晶体有很高的光学质量,但它的尺寸很小,所以它经常被用来开发微芯片激光器。2m激光对Tm:YVO4的实验研究大多集中在90年代。1992年,Saito H .等人在平行于c轴泵浦a方向5%Tm:YVO4晶体的797nm处取ti: sapphire的偏振方向,获得了1.94m的激光输出,输出功率为48mW,斜率效率为25% [42]。1998年,Bourdet G L等人对Tm:YVO4微芯片激光器进行了一系列的理论和实验研究,获得了高效率的激光输出,并在1mm厚的晶体中实现了单模输出[44]。近年来,掺入Tm3360YVO4的Tm3360YVO4激光晶体由于具有相似的光谱特性和优异的热性能,成为另一个主要研究对象。青海TmYAP批发价