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?山东小细棒TmYAP
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
甘肃专业加工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。
1 Tm:YAP晶体研究
Tm:YAP晶体的生长通过提拉法生长了透明、完整不开裂、内部无包裹物、散射少的的高光质量Tm:YAP单晶,其中1at%、4at%、5at%、15at%Tm:YAP颜色随浓度增加而加深从淡黄色到棕黄色,而3at%Tm:YAP呈深黄色,如图 41所示。晶体毛坯尺寸分别为:1at% Tm:YAP晶体Φ35×80mm3,3at% Tm:YAP晶体Φ30×90mm3,4at% Tm:YAP晶体Φ35×80mm3,5at% Tm:YAP晶体Φ35×85mm3,15at% Tm:YAP晶体Φ30×56mm3。..............................
1993年,李等用800纳米的钛宝石激光器和5%的泵浦tm: yso在室温下获得了2.05米的连续激光输出。激光输出范围可扩展至2.01 ~ 2.07米,斜率效率为18%[38]。1998年,Jean-paul Foing等人报道了以二极管为泵浦光源的5%Tm:YSO、10%Tm:CAS和5%Tm:SYS激光器的实验研究[36]。除了5%的Tm:SYS晶体由于其热力学性质不能产生激光振荡外,5%的Tm:YSO和10%的Tm:CAS晶体分别获得了110mW和39mW的激光输出,斜效率分别为26%和8.6%。指出TM3360YSO可实现1.93~2.07m范围内的宽调谐激光输出,其调谐范围为掺TM3的(1.93 ~ 2.07 m) (3)钒酸盐晶体Tm:YAP晶体能级结构多少?
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晶体长出来是什么样子?TmYAP现货
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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。山东小细棒TmYAP