一、Nd∶NaY(WO_4)_2激光晶体生长(论文文献综述)
朱孟辉[1](2021)在《镱离子掺杂硼酸钪和钨酸锶晶体的生长及其性能研究》文中指出激光,即受激辐射光放大,具备亮度高、单色性、相干性和方向性好等特性,在军事对抗、机械加工、显示、医疗等诸多领域中都能够发现激光技术的活跃身影。自其诞生以来,经过60余年不断的发展和突破,激光技术已经获得了巨大进步,无时无刻不在深刻影响着人们的生活。未来,激光技术将是推动人类社会发展和科学进步的技术链中的重要一环,会在更多应用领域发挥其不可替代的作用和价值。激光器由泵浦源、增益介质、谐振腔构成。其产生的物质基础是增益介质,其中激活离子的种类确定了输出波长和应用领域。全固态激光器的增益介质是固体,以激光晶体、玻璃、陶瓷为主,具有体积小、结构紧凑、结构简单等优势,符合高集成、“功能复合材料器件一体化”的趋势,成为当前激光器研究的一大热门方向。其中,稀土离子掺杂的激光晶体是一类优秀的增益介质,受到广泛关注。镱离子(Yb3+)是一种重要的稀土激活离子,其发射峰集中在近红外1 μm附近。虽然人们对Yb3+掺杂激光晶体的研究起步较早,但是受限于当时的泵浦源条件而进展缓慢。直至二十世纪九十年代,得益于高功率InGaAs激光二极管技术的进步,Yb3+掺杂激光晶体的输出功率和效率得到显着提升,后来不断发展,目前已经成为一类不可或缺的增益介质。Yb3+作为激活离子具有独到的优势,其能级结构简单,无激发态吸收,可实现高掺等。此外,Yb3+的4f电子受外层电子的屏蔽较小,电子跃迁容易与晶格振动产生相互作用,即电子-声子耦合作用,进而改变辐射发光的能量传递过程,产生光谱展宽和新的辐射波长等现象,有利于实现超短超快激光输出。因此,研究Yb3+掺杂晶体的光谱展宽机制和电子-声子耦合效应对高性能超快全固态激光器的发展具有重要意义。在阴离子基团中,硼酸根离子(BO3)3-的键长最短,在稀土离子中,钪(Sc3+)的离子半径最小,因此ScBO3基质晶体中晶体场效应强,是获得大脉冲能量激光的理想增益介质。另外,B—O键的离子性非常大,Yb:ScBO3晶体中电子-声子耦合作用明显,光谱展宽效应增强,有望实现近红外超短脉冲激光输出及边带发射。SrW04是一种常见的拉曼激光增益介质。Yb:SrWO4晶体中存在不等价取代产生的多种电荷补偿缺陷,导致其发射光谱产生非均匀加宽,同时又存在电子-声子耦合效应产生的均匀加宽,使其同样具有宽的发射光谱,有利于获得近红外宽带调谐及超快激光输出。但是,受限于晶体较高的熔点和B2O3的强烈挥发,目前光学级Yb:ScBO3晶体的生长仍然是一个挑战,对晶体的光学性质研究尚显不足。Yb:SrWO4晶体目前也仅有物理性质和基本光谱性质的报道,未对其谱线展宽机制和激光输出潜力等问题进行深入研究。因此,生长高质量晶体,研究这两种宽光谱Yb3+离子掺杂激光晶体的谱线加宽机制对未来激光输出实验具有重要意义。本论文立足于Yb:ScBO3和Yb:SrWO4两种激光晶体,优化晶体生长参数,分别使用光学浮区法和提拉法生长了 Yb:ScBO3和三种掺杂水平的Yb:SrW04晶体,测定并分析了其结构及热学性质,测试了吸收和发射光谱,分析了各自的光谱展宽机制,明确了电子-声子耦合效应和电荷补偿对光光谱展宽的作用,为后续激光输出工作奠定了基础。论文主要内容如下:(一)Yb:ScBO3晶体生长和光谱性质研究采用光学浮区法生长了 Yb:ScBO3晶体,详细分析了转速、温度、气氛等生长参数对晶体结晶情况的影响。通过平衡晶体生长速度、H3BO3用量和O2含量的关系,在H3BO3过量总质量的6 wt%,生长速度为0.2 mm/h,转速为17.5 r/min的条件下,在50%O2+50%Ar气氛中生长得到了掺杂浓度为10 at.%的Yb:ScBO3单晶,结晶区域约为5mm×3 mm×2mm。使用X射线粉末衍射对所得到的Yb:ScBO3晶体开展了物相分析测试,通过Rietveld结构精修得到实际Yb:ScBO3晶体的晶胞参数,分析了 Yb3+的掺杂对ScBO3晶体的晶胞参数产生的影响。测试了 Yb:ScBO3的室温吸收光谱并计算了吸收截面,以波长为893 nm的氙灯为泵浦源,测试了不同温度条件下的荧光光谱,并使用Fuchtbauer-Ladenburg(F-L)法计算了对应发射截面。计算了增益截面并得到了有效正增益波长范围。计算了黄昆-里斯因子S,结果表明Yb:ScBO3晶体中存在较强的电子-声子耦合效应,对光谱的均匀加宽有重要作用。(二)Yb:SrWO4晶体生长和物性研究采用提拉法生长了 Yb3+离子理论掺杂浓度为0.5 at.%,1 at.%,5 at.%的Yb:SrWO4晶体,对晶体的结构、组分、密度和热学、光学性质等进行了系统地分析。XRD测试表明所生长的Yb:SrWO4晶体具有较高的纯度和良好的单晶性。摇摆曲线表明晶体具有较高的光学质量。Rietveld结构精修分析了因Yb3+离子的掺杂浓度的不同而导致的晶胞参数变化规律。测试了三组晶体的组分,得到了晶体的实际掺杂浓度及化学式,计算了有效分凝系数。测定了不同Yb3+掺杂浓度Yb:SrWO4晶体的比热容、热膨胀系数、热扩散系数和热导率,分析总结了晶体热学性质随温度和掺杂浓度的变化规律,计算了晶体密度随温度的变化曲线以及热冲击系数。测定了不同掺杂浓度Yb:SrWO4晶体的室温非偏振、偏振透过光谱、荧光寿命和室温偏振荧光光谱。根据透过光谱数据算得了偏振吸收截面,使用倒易法计算了偏振发射截面,使用波长为976 nm的光纤耦合二极管激光器作为泵浦源测试了三组Yb:SrWO4晶体的室温和低温(77 K)荧光光谱,并计算了黄昆-里斯因子S。结果表明,不同掺杂浓度Yb:SrWO4晶体的吸收和发射光谱均具有明显的偏振特性,最大吸收波长为969 nm,最大吸收截面为1.49×10-20 cm2,最大发射波长为1003 nm,最大发射截面为1.75×10-20 cm2。发射带宽为 150 nm,半峰宽为 50.84 nm,宽于 Yb:KLu(W04)2、Yb:NaY(WO4)2和Yb:NaGd(WO4)2等常见的钨酸盐激光晶体。Yb:SrWO4晶体的光谱展宽机制可归因于电荷补偿缺陷产生的非均匀加宽和电子-声子耦合产生的均匀加宽的协同作用。以上结果说明Yb:SrWO4晶体兼具宽光谱和优良的热学性能,是一种具有应用潜力的高功率超快激光增益介质。
王香梅[2](2021)在《钼酸盐晶体的生长及其性能研究》文中研究说明晶体美丽有用,构造和谐有序。美丽出自和谐,有用源于有序。晶体中规则排列的原子使晶体的微观结构呈现周期性,微观的晶体结构及组成成分决定了晶体宏观的物理性质。因此科研工作者可通过宏观物理性质的需求进而设计、构造相应的微观晶体结构以获得不同应用领域特定功能的人工晶体。人工晶体以其独特的竞争优势与巨大的商业潜力,极大地推动了功能晶体材料的发展。庞大的Y和La系钼(钨)酸盐家族中的M2ⅢM4O15(M=Mo,W)化合物是一类重要的负热膨胀材料,在荧光特性、负热膨胀效应基础研究等领域有着重要的研究价值和应用前景。基于对Y2Mo4O15材料的文献调研,我们预测Y2Mo4O15晶体是一种兼具激光基质和受激拉曼散射的优秀轴向负热膨胀(Unixial NTE)材料。首先,作为激光基质,Y3+离子格位理论上可以进行多种稀土离子掺杂(RE:Y2Mo4015激光晶体)且可通过控制稀土离子掺杂浓度或种类调控轴向负热膨胀系数,进而有可能获得具有零热膨胀激光晶体。其次,鉴于结构中Mo-O键的存在,使得Y2Mo4O15晶体具有拉曼散射效应。因此将激光与拉曼性能复合可以制备出自拉曼激光晶体。然而不论是激光晶体、拉曼晶体还是自拉曼激光晶体都在运作过程中产生热沉积,造成热应力,严重时会使运作中的晶体产生裂纹,因此对其热学性质尤其是热膨胀行为的研究有助于解决此类材料在实际应用当中遇到的热问题。本论文以调控晶体热膨胀特性为出发点,选取Y2Mo4O15为研究对象,进行体块晶体生长和物理性质表征,尝试从晶体结构角度揭示晶体热膨胀的产生机理,同时在基质晶体Y2Mo4O15中进行高浓度Yb3+离子掺杂来探索此材料成为激光基质的可能。本文分为五个章节,每个章节的内容介绍如下:在第一章,详细汇总并展示了负热膨胀材料的发展及研究现状,钼酸盐晶体和Y2Mo4O15材料研究现状,并据此提出了本论文的选题依据、研究目的及研究内容。在第二章,总结并展示了 Y2Mo4O15和Yb:Y2Mo4O15晶体生长过程所使用的原料、生产厂家、纯度、生长设备及生长方法——顶部籽晶助熔剂法(TSSG);介绍了晶体基本物理性能测试所采用的仪器设备、生产厂家、测试参数以及第一性原理的计算如声子谱、电子态密度、理论拉曼谱。在第三章,细致探索了 Y2O3-MoO3-Li2O助熔剂体系,获得了 Y2Mo4O15晶体生长的合适助熔剂比例,通过生长参数的优化,最终生长出尺寸为28mm× 20 mm × 16 mmY2Mo4O15晶体。对Y2Mo4O15晶体双面精细抛光的(100)晶面进行了Laue测试,测试结果展示了(100)晶面不同位置的衍射图样对称一致且清晰可见,表明采用助熔剂法获得的晶体质量良好,能够满足接下来物理性能测试的需要。Y2Mo4O15晶体的比热从22℃时的0.780 J/(g·K)线性增加到250℃时的0.900 J/(g·K)。在30~300℃的温度范围内,a*轴方向的热扩散系数由2.18 mm2/s减小到1.36mm2/s,导热系数由6.83 W/(m·K)减小到4.27 W/(m·K)。值得注意的是,Y2Mo4O15晶体的热导率与热扩散系数与铌酸锂相当,高于常用的β-BaTeMo2O9晶体,表明其具有良好的热学性质。计算了Y2Mo4O15晶体b轴方向在25~200℃温度范围内平均线性热膨胀系数为αb=-4.69 × 10-5 K-1,并依据变温单晶测试数据与变温偏振拉曼测试结果揭示了 b轴负热膨胀和整体正热膨胀机理。粉末紫外可见漫反射测试可得Y2Mo4O15晶体的光学带隙为3.50eV。紫外截止边在345 nm,红外截止边在5575 nm,在360-5000 nm波长范围内具有80%的高透过率。与不同配置的YVO4晶体拉曼测试的相同实验参数条件下进行了Y2Mo4O15晶体自发拉曼散射。经与YVO4晶体拉曼数据对比计算,当采用实验泵浦激光为1064 nm时,Y2Mo4O15晶体最强拉曼频移峰是YVO4晶体最强拉曼频移峰的1.68倍,表明Y2Mo4O15晶体是潜在的优良受激拉曼基质材料。通过与郑州大学贾瑜等合作计算了理论拉曼值与声子谱,指认了产生相关拉曼峰的基团振动模式。在第四章,综合考虑高掺杂Yb3+离子可能对晶体b轴负热膨胀系数与晶体光谱特性产生影响。利用助熔剂法成功生长了尺寸为20mm × 8mm×5mm的Yb:Y2Mo4O15晶体。Yb:Y2Mo4O15晶体(100)晶面的摇摆曲线半峰宽为82 arcsec,峰型平滑对称无劈裂,表明晶格完整性较好,满足后续测试要求。研究了Yb:Y2Mo4O15晶体热学与光学性能,在25~250℃温区范围内,a*轴方向的热扩散系数由0.66 mm2/s减小到0.59 mm2/s,热导率系数由2.02 W/(m·K)减小到1.16 W/(m·K)。Yb:Y2Mo4O15晶体的b轴在室温到200℃变为正热膨胀,热膨胀系数为5.3 × 10-5 ℃-1,测试了其变温偏振拉曼从晶体结构方面解释b轴正热膨胀的原因。紫外可见漫反射测试可得Yb:Y2Mo4015晶体的光学带隙为3.49 eV。Yb:Y2Mo4O15晶体的光学透过范围为341~5100nm,在整个透过范围内,透过率高达70%。吸收光谱表明最强吸收峰975 nm处半峰宽为78 nm,吸收截面为σabs=1.8 × 10-20 cm2,非常适合LD作为泵浦源。发射光谱表明最强发射峰1038 nm处半峰宽可达48 nm,说明无序的晶体结构使光谱带宽非均匀拓宽,可用于实现超短脉冲激光输出。在第五章,总结了本论文Y2Mo4O15和Yb:Y2Mo4O15晶体的主要实验结论、创新点以及有待深入研究的工作。
李旭娇[3](2020)在《NaY(WO4)2薄膜的制备及其荧光性能的研究》文中进行了进一步梳理钨酸盐作为光电功能材料被广泛应用于各个领域,如激光器件、医学检测,光催化等。薄膜比其粉末具有更高的分辨率,因此,薄膜材料成为器件优化发展的方向,是现代信息技术的核心要素之一。其与器件结合后成为电子、信息、传感器、光学、太阳能等技术的核心基础。我们选题采用浸渍提拉法在两种不同衬底上制备了NaY(WO4)2薄膜以及不同浓度Re(Re=Eu3+,Tb3+)掺杂的NaY(WO4)2薄膜。配制NaY(WO4)2前驱体溶液,采用浸渍提拉法分别在石英衬底和FTO衬底上镀膜,探究NaY(WO4)2薄膜的最佳制备条件,制备不同掺杂浓度Re:NaY(WO4)2(Re=Eu3+,Tb3+)薄膜,借助多种现代测试手段,探讨不同衬底、可控实验条件和掺杂浓度对薄膜的结构、形貌、应力、紫外和荧光等光学性质的影响规律,主要工作成果如下:1.温度为850℃,石英玻璃基薄膜的致密度较高,(004)和(008)晶面择优生长;镀膜层数为14层,CTAB和SDBS表面活性剂交替镀膜或以SiO2和ZnO作为缓冲层时薄膜的致密度和结晶程度得到改善,分布更加均匀。镀膜层数为14层、热处理温度为550℃时,FTO衬底NaY(WO4)2薄膜的致密度提高,NaY(WO4)2薄膜的结晶度从82.94%提高到87.35%;当pH=3时,薄膜的结晶度从80.75%提高到87.35%,晶粒尺寸达到125 nm左右。2.分析Eu3+掺杂对NaY(WO4)2薄膜形貌和结构的影响,随着Eu3+掺杂浓度的增加,晶面间距减小,FTO基薄膜内部应力由张应力逐渐减小转变为压应力。随着Eu3+掺杂浓度的增加,Eu3+:NaY(WO4)2的透射光谱蓝移,Eu3+掺杂降低NaY(WO4)2薄膜的光学带隙。当Eu3+掺杂浓度由5%到20%时,薄膜的荧光强度逐渐增强趋势,Eu3+掺杂浓度30%,由于荧光猝灭效应,荧光强度减弱。Tb3+掺杂浓度从5%增加到15%,薄膜的荧光强度逐渐增强。3.NaY(WO4)2薄膜在石英衬底上的生长模型是:岛状生长模型。NaY(WO4)2薄膜在FTO衬底上的生长模型是:层状生长模型。在石英玻璃基底引入SiO2,NYW和ZnO缓冲层后镀NYW薄膜,在(004)晶面有明显择优取向,NYW薄膜结晶质量得到改善,SiO2缓冲层改善致密度效果最好。
王小磊[4](2019)在《多波长、亚纳秒Yb:YAG/Cr4+:YAG/YVO4被动调Q拉曼微片激光器的研究》文中研究说明多波长、高峰值功率脉冲激光器在激光探测、差分吸收雷达(DIAL)、激光干涉仪、光谱分析、全息测量、生物光子学以及非线性光学频率变换等领域有着广泛应用。借助受激拉曼散射(Stimulated Raman scattering,简称SRS)技术可以实现多种激光波长激光同时输出,而且在频率转换过程中无需相位匹配,具有脉宽压缩和光束“净化”效应,是国际上非线性光学学科的研究热点。将SRS技术与“三明治”形式的被动调Q微片激光器相结合构成被动调Q拉曼微片激光器(passively Q-switched Raman microchip laser,简称 PQSRML)不仅可以拓宽传统微片激光器的输出波长范围和激光波长选择的灵活性,而且可以实现拉曼激光器的小型化。相比于传统的Nd3+离子掺杂的激光增益介质,Yb3+离子掺杂的激光材料具有无浓度淬灭效应、可实现高掺杂、热负载低的优势,使得其在作为被动调Q拉曼微片激光器的激光材料方面具有明显的优势。尽管在采用Yb:KGW、Yb:KYW、Yb:KLuW、Yb:YV04等晶体的被动调Q自拉曼结构的激光器中已实现基频光和拉曼光双波长输出,但是由于自拉曼晶体同时作为激光晶体和拉曼晶体,热效应严重,限制了其激光性能的提升,也不利于腔内基频光和拉曼光性能的分别优化,无法同时实现两种波长激光的高功率运转。因此,有必要研究将Yb3+离子掺杂的激光材料和拉曼介质分开的被动调Q拉曼微片激光器以期获得性能优良的多波长激光输出。本论文采用Yb:YAG晶体作为激光增益材料,YV04晶体作为拉曼频率转换晶体,开展了拉曼微片激光器的研究工作,在连续和被动调Q条件下获得了性能优良的多波长拉曼光运转。首先,在Yb:YAG/Nd:YV04连续拉曼微片激光器中实现频率间距随入射泵浦功率可调的1.05 多波长基频光和1.08 μm、1.11 μm多波长拉曼激光输出,获得了 260mW的拉曼激光输出。Yb:YAG/Nd:YV04连续拉曼微片激光器输出频率间距可调的1.05 μm、1.08 μm和1.11 μm激光为研制小型化太赫兹波提供了新型多波长激光光源。随后利用高掺杂的Yb:YAG晶体和晶格更完整的纯YV04晶体,在Yb:YAG/YV04拉曼微片激光器中实现了高光学转换效率的1.08 μm的拉曼激光输出。获得了最大输出功率为1.16 W、光-光转换效率为18.4%的拉曼激光输出。而且产生包含1个、2个和4个相位奇点的环形(LG0,1)、双涡旋阵列(two-vortex array)和四涡旋阵列(four-vortex array)等涡旋拉曼光。激光器输出光谱呈类光频梳结构,包含等间距排列的30个纵模,光谱宽度为7.64 nm,输出拉曼光波长从1072.49 nm延伸到1080.13 nm。本工作产生具有梳状光谱的涡旋阵列光束为小型激光器产生光频梳涡旋光束提供了新的研究思路。在连续多波长拉曼微片激光器的基础上,将Yb:YAG、YV04和Cr4+:YAG三种晶体元件通过“三明治”的方式构成动调Q拉曼微片激光器,获得了 1030 nm、1123 nm、1134 nm、1260 nm 四波长和 1030 nm、1050 nm、1079 nm、1134 nm、1156 nm和1260 nm六波长激光振荡。拉曼光的最大峰值功率为9.2 kW,最窄脉冲宽度为440 ps。相比于以前报道的基于Yb:KGW、Yb:KYW、Yb:KLuW、Yb:YVO4等晶体的自拉曼激光器,激光晶体和拉曼晶体的分立设计明显改善了激光器的热性能,提供了更多的波长组合的选择灵活性,获得了更高的峰值功率。本工作的结果相比于最新报道的Yb:KLuW自拉曼微片激光器(2015年,拉曼光脉冲输出性能为119 mW、3 μJ、1.5 kW、2 ns),拉曼光峰值功率提升了 5倍以上,拉曼光脉冲宽度只有其1/4。随后,采用工艺成熟、商品化的1030nm激光反射镜作为输出耦合镜,结合二倍频以及和频等二阶非线性频率转换效应获得了亚纳秒、多波长近红外拉曼光和绿光输出。拉曼光的最大平均输出功率增加到111.4 mW,相应脉冲能量为7μJ,峰值功率为8.9 kW。通过改变腔外KTP晶体与入射激光的夹角,获得相对强度可调谐的530 nm和549 nm双波长绿光。为了优化拉曼光输出性能,在理论上利用被动调Q拉曼微片激光器速率方程研究了拉曼光输出特性与输出耦合镜透过率(TOC)和Cr4+:YAG晶体的初始透过率(T0)的变化规律。研究表明,对于不同的T0,存在着一个优化的TOC可以实现大脉冲能量、高峰值功率、窄脉宽的拉曼脉冲激光输出。在实验中,采用T0=90%的Cr4+:YAG晶体和TOC=11%的输出耦合镜组合,将拉曼光平均输出功率提升为143 mW。使用T0=85%的Cr4+:YAG晶体和TOC=16%的输出耦合镜组合,拉曼光的脉冲能量提升到24.1 峰值功率提升为45.1 kW,最窄脉宽为505 ps,输出激光脉冲稳定。该结果是目前已报道的在连续泵浦条件下被动调Q拉曼微片激光器实现稳定输出的拉曼光峰值功率的最高值。为降低激光器的热效应,利用940 nm光纤耦合准连续LD泵浦,在Yb:YAG-Cr4+:YAG/YVO4复合晶体被动调Q平凹腔拉曼激光器中,得到466 ps的亚纳秒拉曼激光输出,峰值功率达到95 kW,单个泵浦脉冲下拉曼脉冲重复频率达到87.8 kHz。平凹腔结构的腔长调整灵活,便于调节谐振腔内束腰的位置和尺寸,为今后在谐振腔内加入KTP、LBO等二阶非线性晶体,发展多波长、亚纳秒被动调Q可见光拉曼激光器具有指导意义。本论文的研究成果在理论和实践方面为今后推动基于Yb3+离子掺杂激光材料的波长间距可控、多波长、大能量、高峰值功率被动调Q拉曼微片激光器的发展具有一定的参考价值。
付广艳[5](2016)在《掺钕的双钨酸盐Nd:NaY(WO4)2的高压物性研究》文中提出双钨酸盐MIMIII(WO4)2(MI代表碱金属,MIII代表三价元素)是Ca WO4的衍生物,其中MI、MIII离子是随意分布在Ca2+的位置上的,是典型的无序结构晶体。稀土掺杂的Na Y(WO4)2双钨酸盐是具有重要应用和多种优异性质的无极闪烁晶体。双钨酸盐Na Y(WO4)2做为新型稀土激光晶体的基质,已经引起人们的极大关注,关于Na Y(WO4)2晶体在常规条件下的研究已经有许多,包括合成和晶体生长过程;结构表征;各向异性线性光学性质;闪烁能力;红外吸收;非线性的光学性能,如拉曼位移;上转换等等。Na Y(WO4)2晶体属于四方晶系相关的白钨矿Ca WO4衍生物,Na Y(WO4)2的结构在室温常压下被指认为四方晶系I41/a空间群,阳离子Y3+和Na+统计平均随机分布在4s Wyckoff的位置上。虽然阳离子Y3+和Na+是短程有序的,但是其局域部分是随机的。双钨酸盐能被作为主动激光介质,通过掺杂稀土元素R3+元素,其光学性能是利用协亨分被剪裁的,其覆盖的光谱范围可以从紫外到中红外,是因为掺杂了稀土R3+元素。它的另一个特点是能够在基质材料中实现较高浓度的稀土掺杂。目前为止,AWO4钨酸盐(A=Ca、Sr、Ba、Pb、Eu)的高压研究已被广泛开展,并总结出一些重要的普适性规律。例如相变序列与配位数之间的关系;离子半径与相变压力的关系;发生压致非晶化的条件等等。但关于Nd:Na Y(WO4)2的高压物性研究报道甚少。此外,在常压下的稀土掺杂Na Y(WO4)2体系的光学性质已经被广泛研究,并发现了许多的特殊性质,但在高压条件下稀土掺杂Nd:Na Y(WO4)2的结构稳定性研究还未见报道,而这些发光特性与其结构稳定性是有直接的关联的。由于Nd:Na Y(WO4)2是Ca WO4的衍生物,因此可以预期,在高压下,他们的高压行为应该会和AWO4钨酸盐类似的丰富。所以开展Nd:Na Y(WO4)2及其稀土掺杂的高压结构相变和光谱性质的研究,不仅具有重要的科学意义,而且还具有重要的实际的应用价值。为了深入理解和认识在高压条件下这些典型无序晶体结构的双钨酸盐的结构变化规律和光谱特性,本论文采用原位高压同步辐射角散X射线衍射(ADXRD)技术和高压拉曼光谱技术,对稀土掺杂的Nd:Na Y(WO4)2进行了系统的高压研究,总结了其在高压下的结构相变与光谱性质的变化规律,取得了一下重要研究成果:1.在Nd:Na Y(WO4)2的高压结构相变和光谱研究中发现,在9.38GPa发生了Scheelite→Monoclinic压致结构相变,相变时体积塌陷约为3.76%;当压力高于31.1GPa后发生了非晶化。2.通过高压实验结果分析发现掺钕的钨酸钇钠相变压力点与钨酸盐的不完全一样,其可能的原因是双钨酸盐晶体结构的无序性所引起的,在超高压实验条件下,稀土钕掺杂的钨酸钇钠可能出现了非晶化,压力远低于钨酸钙发生非晶化时的压力(40GPa)。Nd:Na Y(WO4)2沿c轴的线性压缩率大于沿a轴的,其实验结果与AWO4钨酸盐高压研究结果是一致的。
崔雪龙[6](2015)在《掺镱钨酸钇钠晶体激光特性研究》文中研究表明近年来,随着高亮度、高功率的In Ga As激光二极管的快速发展,很多研究人员的研究兴趣逐渐集中到适用于产生超短强激光脉冲的掺镱(Yb3+)激光晶体上。以掺Yb3+激光晶体作为激光介质的全固化高功率超快激光器因其光转换效率高、性能可靠、噪声特性好、频率稳定、输出功率高、集成化、小型化等优势,被广泛的应用于工业切割、激光武器、激光通信以及科学研究等各个领域。本论文主要对Yb:Na Y(WO4)2晶体的激光特性进行系统全面的研究,采用光纤耦合的半导体激光器作为抽运源,以掺Yb3+的钨酸钇钠激光晶体为增益介质,研究了Yb:Na Y(WO4)2激光器的连续、调Q、腔倒空、调Q锁模、连续锁模等多种方式的激光特性。主要研究内容如下:1.首先介绍了固体激光器的优点与应用,然后概述了Yb3+和掺Yb3+激光晶体的特性和优点,并综述了掺镱(Yb3+)的固体激光器的研究现状和进展。2.对Yb:Na Y(WO4)2晶体的晶体结构和连续激光特性进行了系统研究:首先分析了Yb:Na Y(WO4)2晶体的晶体特性和研究进展,然后简单介绍了Yb:Na Y(WO4)2晶体生长方法,最后研究了LD抽运的Yb:Na Y(WO4)2晶体在1μm波段的激光特性,分析了连续激光输出时的功率和光谱特性。当连续运转的最大抽运功率为6.23W、输出镜透过率为5%时,Yb:Na Y(WO4)2激光器输出的最大功率为1.1W,光光转换效率为17.7%,斜效率为34.5%,输出光束为线偏振光。透过率为1%和5%时,激光波长分别分布在1044-1052nm和1054-1062nm之间。3.研究了不同调制器件对LD抽运的Yb:Na Y(WO4)2晶体的调Q激光输出脉冲宽度和输出功率的影响。将声光调制器插入到LD抽运的Yb:Na Y(WO4)2激光器中,实现稳定的声光调Q激光运转,实验中得到在重复率为10k Hz、抽运功率为8.6W时,激光器的平均输出功率为180m W,脉冲宽度为398ns,计算得到单脉冲能量为18μJ,峰值功率为0.044k W;利用RTP电光调制器实现了Yb:Na Y(WO4)2晶体的电光腔倒空激光运转,获得最大平均输出功率为42.1m W,脉冲宽度随抽运功率和重复频率的增大几乎没有改变,脉宽稳定在5.3±0.4ns;制备了Mo S2可饱和吸收体,并实现了Yb:Na Y(WO4)2调Q激光运转,当抽运功率为10.37W时,得到70m W的平均输出功率,测得脉冲宽度为426ns,重复频率为135k Hz,计算出单脉冲能量和峰值功率分别为0.52μJ和1.2W。4.采用Z型折叠腔,用Yb:Na Y(WO4)2作激光晶体,声光开关作为调制器件,实现了LD泵浦Yb:Na Y(WO4)2声光调Q锁模激光运转。在泵浦功率为8.6W时,最大平均输出功率为203m W,斜效率为6.5%。5.通过优化设计谐振腔,研究了LD抽运Yb:Na Y(WO4)2晶体的SESAM连续锁模激光特性:利用透射式SESAM作为锁模器件,实现了Yb:Na Y(WO4)2晶体的锁模激光运转,在泵浦功率为8.6W时,得到164m W锁模脉冲输出,脉冲宽度为246fs,重复频率为35MHz,单脉冲能量为4.7n J,峰值功率为19.1k W;利用反射式SESAM作为锁模器件,采用W型腔,实现了Yb:Na Y(WO4)2晶体的锁模激光运转,在泵浦功率为7.83W时,平均输出功率780m W,脉冲宽度为524fs,重复频率为92.5MHz,单脉冲能量为8.4n J,峰值功率为16k W。
游振宇,涂朝阳,李坚富,王燕,朱昭捷,刘英同[7](2011)在《大尺寸优质激光晶体Nd3+/Yb3+:NaY(WO4)2的生长和性能研究》文中研究指明采用提拉法生长了尺寸为Φ25 mm×100 mm的大尺寸Nd3+与Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体。对晶体的生长习性进行了讨论,利用XRD对晶体进行了相分析。测试了晶体的热膨胀特性,得到了主轴方向的热膨胀系数,测得沿c轴的膨胀系数大约为a轴的两倍。在室温下测试了Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体的吸收谱、荧光光谱和相关能级的荧光衰减,用标准与改进的J-O理论分析了吸收光谱与荧光光谱。结果表明,Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体有着较好的光谱性能参数。采用氙灯泵浦Nd3+掺杂的NaY(WO4)2,实现了1.06μm波段786 mJ的激光输出,同时在LD泵浦下,采用LBO晶体倍频,实现了87 mW的激光输出,基频光光转换效率为25%,斜率效率为7.98%。
张莹[8](2011)在《双钨酸盐KRExYb1-x(WO4)2激光晶体的研究》文中进行了进一步梳理双钨酸盐KRExYb1-x(WO4)2是一类低对称、多波长、可调谐激光晶体,具有掺杂浓度高、荧光猝灭小、转换效率高、阈值低、稳定性好等优点,可实现激光器的全固化、小型化和集成化,广泛应用于人眼安全、光通讯、医疗、遥感等领域。本文通过大量的实验工作,对KRExYb1-x(WO4)2 (RE=Nd3+,Er3+,Tm3+,Ho3+-Tm3+)激光晶体的生长、结构、物理性能、缺陷、光谱及激光性能进行了系统的研究。采用顶部籽晶提拉法(TSSG)和泡生法(Kyropoulos)生长了KNd0.05Yb0.95(WO4)2,KEr0.1Yb0.9(WO4)2,KTm0.1Yb0.9(WO4)2,KHo0.04Tm0.06Yb0.9(WO4)2激光晶体。对两种生长方法的优缺点进行了比较。采用X射线单晶衍射仪研究了KRExYb1-x(WO4)2晶体的结构。KRExYb1-x(WO4)2晶体是由WO6,REO8和KO12三种基团组成,W2O10二聚体通过WOW单氧桥相连,在平行于c轴方向上形成(W2O8)。多重带。REO8和KO12多面体共顶相连,沿[101]和[110]方向形成了具有二维层结构的延长带。X射线粉末衍射分析表明:4种晶体具有低温β相KRExyb1-x(WO4)2结构,属于单斜晶系,空间群C2/c,计算了晶胞参数、晶粒尺寸和结晶度。测试了4种晶体的振动光谱,对各个峰值的红外和拉曼活性及分子振动情况进行了归属,进一步验证了晶体中WO6原子基团及单氧桥(WOW)和双氧桥(WOOW)的存在。对4种晶体进行了差热—热重分析,分别获得了熔点和相转变温度。表征了晶体的密度、折射率、分凝系数等物理性能。采用光学显微镜观察了KNd0.05Yb0.95(WO4)2晶体的微裂纹、生长条纹、生长丘、生长台阶、包裹物等缺陷。利用扫描电镜对KEr0.1Yb0.9(WO4)2晶体的包裹体、负晶、生长条纹、生长丘、台阶、扇形界、孪晶等缺陷进行了观察分析。采用侵蚀法观察了KTm0.1Yb0.9(WO4)2晶体样品的位错侵蚀坑。归纳了KRExYb1-x(WO4)2晶体缺陷产生的原因,提出了减少缺陷的措施。测试了4种晶体的吸收及荧光光谱,计算了光谱参数。合理地解释了KNd0.05Yb0.95(WO4)2晶体中Nd3+和Yb3+离子之间能量传递过程;确定了Yb3+离子在KNd0.05Yb0.95(WO4)2晶体中Stark分裂位置。1067nm处的受激发射截面为10.72×10-20cm2,4F3/2能级的荧光寿命为196.33μs。KEr0.1Yb0.9(WO4)2晶体主发射峰1533nm处的半高宽为55nm,受激发射截面为3.47×10-20cm2。KTm0.1Yb0.9(WO4)2晶体主发射峰1762nm处受激发射截面为2.93×10-20cm2,半高宽为98nm,荧光寿命为3.51ms。根据Tm3+—Ho3+—Yb3+离子能级图,讨论了产生1750~2200nm荧光发射的3种能量传递方式。计算了主峰2030nm处受激发射截面为3.47×10-20cm2。研究了室温下LD泵浦KNd0.05Yb0.95(WO4)2晶体的连续激光输出特性。当泵浦波长808nm,泵浦功率900mW时,输出波长1067nm,输出功率305mW,激光阈值230mW,光—光转换效率33.9%,斜效率46.8%。室温下LD泵浦KEr0.1Yb0.9(WO4)2晶体激光测试结果表明:当泵浦波长为980nm时,随着输出耦合镜透过率的增加,输出波长呈递减趋势,阈值功率呈递增趋势。当输出耦合镜透过率为3%时,输出波长为1538nm,获得了最大的光—光转换效率37.5%和斜效率47.3%。
宁秀梅[9](2011)在《掺稀土(Pr,Sm)KLu(WO4)2激光晶体生长与性能研究》文中指出掺镨钨酸镥钾晶体[Pr:KLu(WO4)2]和掺钐钨酸镥钾晶体[Sm:KLu(WO4)2]是两种新型的激光晶体,非常适合作为LD泵浦的新型固体激光工作物质。本论文采用顶部籽晶提拉法(TSSG),以K2W207作为助熔剂,生长出了掺镨钨酸镥钾[Pr:KLu(WO4)2]和掺钐钨酸镥钾[Sm:KLu(WO4)2]两种激光晶体。对晶体的生长过程(方法的选择、原料的配比、工艺参数等)进行了研究。通过XRD测试,表明这两种晶体均具有单斜结构,C2/c空间群,计算了两种晶体的晶格常数。测试了两种晶体的红外和拉曼光谱,对出现的振动模式进行了归属,表明这两种晶体均存在WOOW和WOW基团。从晶体的吸收光谱测试结果可以看出,Pr:KLu(WO4)2晶体在596nm和1020nm处有较强、较宽的吸收峰,Sm:KLu(WO4)2晶体的主要吸收峰位于387nm处。荧光光谱测试结果表明:Pr:KLu(WO4)2晶体的最强发射波长为684nm, Sm:KLu(WO4)2晶体在508nm处有很强的发射峰。
林海[10](2011)在《稀土掺杂钨酸钆钠激光晶体生长与性能研究》文中进行了进一步梳理钨酸钆钠(NaGd(WO4)2,简称:NGW)晶体是一种新型的激光基质材料,具有吸收峰宽、荧光寿命长、阈值低、增益大、效率高、热效应小等优点。该晶体可掺入较高浓度的稀土离子,因此增益介质可做成微片,这对实现半导体激光二极管(LD)泵浦的固体激光器的集成化、小型化将具有十分重要的意义。在NGW晶体中掺入Nd3+、Yb3+等稀土离子可实现1μm波段激光输出。而以Ho3+或Tm3+作为2μm波段激活离子,以Yb3+作为敏化离子,利用NGW晶体优异的物理化学性能,通过Ho3+ (Tm3+)与Yb3+间能量转移,可实现2μm激光输出,既降低了激光振荡阂值,又提高了输出效率,具有人眼安全、大气传输特性好等优点。1.采用中频感应加热提拉法,生长了NGW晶体。通过XRD分析,验证了晶体属于四方晶系、I41/a空间群,并计算了晶胞参数。测试了的TG-DTA曲线。由DTA曲线确定了晶体的熔点,通过TG曲线表明晶体在熔点以下的热稳定性很好,适合采用提拉法生长。测试了晶体的红外光谱和拉曼光谱,对振动模式进行了归属。2.采用中频感应加热提拉法,生长了Nd:NGW激光晶体。讨论了晶体的散射颗粒、生长条纹、包裹物、位错等缺陷的形貌,分析了其产生原因。比较了不同掺杂浓度的吸收光谱,随着Nd3+掺杂浓度的提高,吸收线宽无明显变化,但是吸收截面明显变大。不同掺杂Nd3+浓度样品的吸收谱形状基本一样,未出现畸变结构,说明能级间相对位置没有变化,单个离子的格位情况基本没有变化。吸收光谱表明,在400nm到900nm范围内存在一系列的吸收峰,在805nm、753nm、586nm附近的吸收峰较强、较宽,有利于LD泵浦。荧光光谱表明,晶体的最强的发射波长为1058.6nm,对应于4F3/2→4I11/2能级跃迁,另一个较弱的荧光发射波长为1334.2nm,对应于4F3/2→4I13/2能级跃迁,最弱的发射峰波长为896.5nm,对应于4F3/2→4I9/2能级跃迁。并计算了光谱参数。研究了晶体的激光性能,测试结果表明,LD泵浦的Nd:NGW激光器的激光波长在1060 nm附近,而且吸收带宽较宽,正好与泵浦源相匹配。3.采用中频感应加热提拉法,生长了Yb:NGW激光晶体。比较了不同掺杂浓度的吸收光谱,晶体中吸收截面随着掺杂浓度的增大而减小。分析得出,随着掺杂浓度的增大,掺杂离子间的距离逐渐减小,当小于1-2nm时,将发生离子间的交叉弛豫,导致基态离子对970nm光子的吸收减少。晶体吸收光谱在932nm、968nm附近有较强、较宽的吸收峰,有利于用LD泵浦。荧光光谱表明,晶体发射波长为1010nm,对应于2F5/22I7/2能级跃迁。并计算了光谱参数。4.采用中频感应加热提拉法,生长了Ho,Yb:NGW激光晶体。晶体吸收光谱yb3+在933nm和978nm处存在吸收峰,在978nm处吸收峰较强,半峰宽为13nm,适合采用LD泵浦,并对Ho3+、Yb3+吸收峰对应的激发态进行了归属。晶体的荧光光谱在1959nm、1998nm、2043nm有较强的发射峰,其中最强峰的发射波长为2043nm,是Ho3+的主要发射波长。发射截面积为σe=1.82×10-20cm2。晶体的上转换性能研究表明,在546nm、648nm附近出现了上转换绿光和红光的吸收峰,并研究了晶体的上转换机制,指出了相应的跃迁通道。5.采用中频感应加热提拉法,生长了Tm,Yb:NGW激光晶体。吸收光谱在965nm处有较强的吸收峰,表明这种掺杂方式有利于Yb3+对泵浦光的高效率吸收。荧光光谱表明,Yb3+发射主峰在1031nm附近,发射线宽(FWHM)达15nm,Tm3+的荧光发射波长在1679nm-1842nm范围内,发射主峰1772nm处的半高宽为72 nm左右。晶体的上转换性能研究表明,在476nm,650 nm处得到了上转换蓝光和红光,并研究了晶体的上转换机制,指出了相应的跃迁通道。
二、Nd∶NaY(WO_4)_2激光晶体生长(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Nd∶NaY(WO_4)_2激光晶体生长(论文提纲范文)
(1)镱离子掺杂硼酸钪和钨酸锶晶体的生长及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
§1.1 引言 |
§1.2 全固态激光器 |
§1.3 固体激光材料 |
§1.4 激光晶体的光谱展宽机制 |
§1.5 Yb~(3+)离子掺杂晶体 |
§1.6 Yb:ScBO_3晶体和Yb:SrWO_4晶体的研究现状 |
§1.7 本文的主要研究工作 |
参考文献 |
第二章 Yb:ScBO_3晶体生长 |
§2.1 引言 |
§2.2 生长方法与装置 |
§2.2.1 光学浮区法 |
§2.2.2 晶体生长设备 |
§2.3 生长工艺 |
§2.3.1 多晶粉料的制备 |
§2.3.2 多晶料棒的制备 |
§2.3.3 晶体生长过程 |
§2.3.4 Yb:ScBO_3晶体生长参数的探索 |
§2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 Yb:ScBO_3晶体结构及光谱性质研究 |
§3.1 引言 |
§3.2 Yb:ScBO_3晶体结构 |
§3.3 Yb:ScBO_3晶体的光谱性质 |
§3.3.1 吸收光谱 |
§3.3.2 荧光寿命 |
§3.3.3 荧光光谱 |
§3.3.4 增益截面 |
§3.3.5 黄昆里斯因子S的计算 |
§3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 Yb:SrWO_4晶体的生长及光学性能研究 |
§4.1 引言 |
§4.2 Yb:SrWO_4晶体照片 |
§4.3 Yb:SrWO_4晶体结构 |
§4.4 Yb:SrWO_4晶体的组分表征 |
§4.5 Yb:SrWO_4晶体物相分析 |
§4.6 晶体品质鉴定 |
§4.6.1 高分辨X射线衍射 |
§4.6.2 电荷补偿缺陷分析 |
§4.7 晶体密度 |
§4.8 晶体硬度 |
§4.9 热学性质 |
§4.9.1 比热容 |
§4.9.2 热膨胀 |
§4.9.3 热扩散 |
§4.9.4 热导率 |
§4.9.5 热冲击系数 |
§4.10 光学性质 |
§4.10.1 透过光谱 |
§4.10.2 吸收截面 |
§4.10.3 荧光寿命 |
§4.10.4 激发光谱 |
§4.10.5 荧光光谱 |
§4.10.6 增益截面 |
§4.10.7 黄昆里斯因子S的计算 |
§4.10.8 量子产率 |
§4.11 本章小结 |
参考文献 |
第五章 总结与展望 |
§5.1 主要工作及结论 |
§5.2 主要创新点 |
§5.3 有待进一步开展的工作 |
攻读硕士期间发表论文情况 |
攻读硕士期间所获奖励情况 |
致谢 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(2)钼酸盐晶体的生长及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 负热膨胀性能及调控 |
1.2.1 材料的(负)热膨胀 |
1.2.2 负热膨胀材料的发展 |
1.2.3 负热膨胀机理 |
1.2.4 负热膨胀材料的主要调控方法 |
1.3 钼酸盐体系功能晶体材料 |
1.3.1 钼酸盐激光基质晶体 |
1.3.2 钼酸盐拉曼晶体 |
1.4 钼酸钇材料的研究现状 |
1.5 本论文的选题依据、研究目的及研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验原料 |
2.2 固相合成 |
2.3 晶体生长 |
2.3.1 助熔剂法 |
2.3.2 晶体生长装置 |
2.4 X射线衍射分析 |
2.4.1 粉末X射线衍射 |
2.4.2 单晶X射线衍射 |
2.4.3 高分辨X射线衍射 |
2.4.4 劳厄X射线背反衍射 |
2.5 成分表征 |
2.5.1 X射线荧光光谱(XRF) |
2.5.2 X射线光电子能谱(XPS) |
2.6 性能表征 |
2.6.1 热学性质 |
2.6.2 光学性质 |
第三章 Y_2Mo_4O_(15)晶体的生长及表征 |
3.1 引言 |
3.2 固相合成 |
3.3 热稳定性分析 |
3.4 助熔剂体系的探索 |
3.5 晶体结构 |
3.6 晶体生长 |
3.7 晶体质量 |
3.8 热学性质 |
3.8.1 比热 |
3.8.2 热膨胀 |
3.8.3 变温偏振拉曼光谱 |
3.8.4 热扩散与热导率 |
3.9 光学特性 |
3.9.1 紫外可见漫反射光谱 |
3.9.2 光学透过光谱 |
3.9.3 X射线光电子能谱(XPS) |
3.9.4 自发拉曼光谱 |
3.10 第一性原理计算 |
3.11 本章小结 |
第四章 50at.%Yb:Y_2Mo_4O_(15)激光晶体生长及表征 |
4.1 引言 |
4.2 Yb:Y_2Mo_4O_(15)晶体生长 |
4.3 Yb:Y_2Mo_4O_(15)晶体质量表征 |
4.3.1 高分辨X射线测试 |
4.4 Yb:Y_2Mo_4O_(15)晶体热学性质 |
4.4.1 热分析 |
4.4.2 比热 |
4.4.3 热膨胀 |
4.4.4 变温偏振拉曼光谱 |
4.4.5 热扩散和热导率 |
4.5 Yb:Y_2Mo_4O_(15)晶体光学特性 |
4.5.1 紫外可见漫反射光谱 |
4.5.2 光学透过光谱 |
4.5.3 X射线光电子能谱(XPS) |
4.5.4 吸收光谱和发射光谱 |
4.6 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 主要结论 |
5.1.1 晶体生长 |
5.1.2 晶体结构 |
5.1.3 物理性质 |
5.2 论文主要创新点 |
5.3 有待深入研究的工作 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(3)NaY(WO4)2薄膜的制备及其荧光性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 钨酸盐及钨酸钇钠简介 |
1.1.1 钨酸盐材料简介 |
1.1.2 钨酸钇钠简介 |
1.2 稀土元素简介 |
1.2.1 稀土及稀土离子的电子组态 |
1.2.2 稀土离子的光谱项 |
1.2.3 能量传递和稀土离子能级跃迁 |
1.2.4 Eu~(3+)离子和Tb~(3+)离子 |
1.3 钨酸盐薄膜 |
1.3.1 复式钨酸盐薄膜研究近况 |
1.3.2 薄膜的生长模型 |
1.3.3 钨酸盐薄膜材料的应用优势 |
1.4 课题的选题背景和研究内容 |
1.4.1 选题背景 |
1.4.2 研究内容 |
第二章 钨酸钇钠薄膜材料的制备 |
2.1 引言 |
2.2 制备薄膜的方法 |
2.2.1 旋涂法 |
2.2.2 溶胶凝胶法 |
2.2.3 化学气相沉积法 |
2.2.4 浸渍提拉法 |
2.3 制备NYW薄膜实验 |
2.3.1 实验技术路线 |
2.3.2 实验试剂和仪器 |
2.3.3 实验制备过程 |
2.3.4 薄膜的表征方法 |
第三章 不同衬底NYW薄膜的制备 |
3.1 引言 |
3.2 FTO为衬底的NYW薄膜实验结果与讨论 |
3.2.1 物相确定 |
3.2.2 不同热处理温度对NYW薄膜的影响 |
3.2.3 不同pH值对NYW薄膜的影响 |
3.2.4 不同镀膜层数对NYW薄膜的影响 |
3.2.5 以FTO为衬底NYW薄膜的AFM表征 |
3.3 石英玻璃为衬底的NYW薄膜实验结果与讨论 |
3.3.1 薄膜物相确定 |
3.3.2 不同热处理温度对NYW薄膜的影响 |
3.3.3 不同表面活性剂对NYW薄膜的影响 |
3.3.4 不同镀膜层数对NYW薄膜的影响 |
3.3.5 不同基片的处理方式对NYW薄膜的影响 |
3.3.6 以石英为衬底薄膜的AFM表征 |
3.4 本章小结 |
第四章 Re:NYW(Re=Eu~(3+),Tb~(3+))薄膜的结构及特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 Eu~(3+):NYW的晶体结构、应力和微观形貌研究 |
4.2.1 Eu~(3+):NYW薄膜的晶体结构 |
4.2.2 Eu~(3+):NYW薄膜的应力 |
4.2.3 Eu~(3+):NYW的薄膜微观形貌 |
4.3 Re:NYW(Re=Eu~(3+),Tb~(3+))透射图谱和PL图谱分析 |
4.3.1 Eu~(3+):NYW薄膜的透射图谱研究 |
4.3.2 Eu~(3+):NYW薄膜的激发光谱和发射光谱 |
4.3.3 不同浓度Eu~(3+)掺杂对NYW薄膜荧光性能的影响 |
4.3.4 荧光寿命分析 |
4.3.5 Tb~(3+):NYW薄膜的激发光谱和发射光谱 |
4.3.6 不同浓度Tb~(3+)掺杂对NYW薄膜荧光性能的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 NYW成膜机理探究 |
5.1 引言 |
5.1.1 薄膜的形成与生长过程 |
5.1.2 FTO玻璃对NYW薄膜的诱导取向生长的机理分析 |
5.2 不同缓冲层对NYW薄膜机制的研究 |
5.2.1 缓冲层 |
5.2.2 不同缓冲层NYW薄膜的晶体结构XRD分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 问题与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间科研成果 |
(4)多波长、亚纳秒Yb:YAG/Cr4+:YAG/YVO4被动调Q拉曼微片激光器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及应用前景 |
1.1.1 多波长激光在激光医学领域的应用 |
1.1.2 多波长激光在差频产生THz领域的应用 |
1.2 产生多波长激光的技术手段及研究进展 |
1.2.1 基于激光增益介质的不同激光发射谱线产生多波长激光的研究进展 |
1.2.2 利用受激拉曼散射技术产生多波长激光的研究进展 |
1.3 小型化固体拉曼激光器 |
1.3.1 常用的拉曼介质 |
1.3.2 激光增益介质 |
1.3.3 可饱和吸收体 |
1.4 被动调Q拉曼微片激光器概述 |
1.4.1 基于Nd~(3+)离子掺杂激光材料的被动调Q拉曼微片激光器研究进展 |
1.4.2 基于Yb~(3+)离子掺杂激光材料的小型被动调Q拉曼激光器研究进展 |
1.5 本论文的主要研究思路及研究内容 |
第2章 被动调Q拉曼微片激光器理论基础 |
2.1 受激拉曼散射的基本理论 |
2.2 被动调Q拉曼微片激光器热效应的研究 |
2.2.1 激光增益介质热效应的影响因素 |
2.2.2 LD端面泵浦微片激光器的热效应模型 |
2.2.3 拉曼晶体的热效应 |
2.3 LD端面泵浦被动调Q拉曼微片激光器速率方程 |
第3章 多波长连续拉曼微片激光器 |
3.1 多波长Yb:YAG/Nd:YVO4连续拉曼微片激光器 |
3.1.1 实验装置 |
3.1.2 实验结果与讨论 |
3.2 实现类光频梳输出的Yb:YAG/YV04连续涡旋拉曼微片激光器 |
3.2.1 涡旋光的概述 |
3.2.2 实验装置 |
3.2.3 实验结果与讨论 |
3.3 本章小结 |
第4章 多波长被动调Q拉曼微片激光器 |
4.1 实验装置 |
4.2 实验结果与讨论 |
4.3 本章小结 |
第5章 高峰值功率、亚纳秒被动调Q拉曼微片激光器 |
5.1 多波长、亚纳秒1-1.1 μm被动调Q拉曼微片激光器及产生绿光的实验 |
5.1.1 实验装置 |
5.1.2 实验结果与讨论 |
5.2 高峰值功率、亚纳秒被动调Q拉曼微片激光器的优化 |
5.2.1 被动调Q拉曼微片激光器速率方程的研究 |
5.2.2 实验装置 |
5.2.3 实验结果与讨论 |
5.2.4 实验结果与其它课题组结果的比较 |
5.3 本章小结 |
第6章 准连续LD泵浦被动调Q拉曼激光器 |
6.1 准连续LD泵浦的亚纳秒被动调Q拉曼微片激光器 |
6.1.1 实验装置 |
6.1.2 实验结果与讨论 |
6.2 基于Yb:YAG-Cr~(4+):YAG复合晶体的平凹腔被动调Q拉曼激光器 |
6.2.1 实验装置 |
6.2.2 实验结果与讨论 |
6.3 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 未来展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间参与发表的论文 |
致谢 |
(5)掺钕的双钨酸盐Nd:NaY(WO4)2的高压物性研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 高压物理学的重要意义 |
1.2 钨酸钇钠的基本结构与性质 |
1.2.1 NaY(WO_4)_2晶体的结构 |
1.2.2 稀土掺杂的NaY(WO_4)_2的光谱性质及其应用 |
1.3 NaY(WO_4)_2及其稀土掺杂体系的制备方法 |
1.4 NaY(WO_4)_2及其稀土掺杂的研究现状 |
1.5 论文的研究目的及意义 |
1.6 论文各部分的主要内容 |
第二章 高压实验方法及测试技术 |
2.1 高压实验装置—金刚石对顶砧装置 |
2.1.1 垫片 |
2.1.2 传压介质 |
2.2 压力标定 |
2.3 原位高压拉曼实验技术 |
2.3.1 拉曼散射原理 |
2.3.2 拉曼光谱在高压研究中的应用 |
2.4 原位高压同步辐射实验技术 |
2.4.1 同步辐射 |
2.4.2 同步辐射在高压实验中的应用 |
第三章 Nd: NaY(WO_4)_2高压相变研究 |
3.1 Nd: NaY(WO_4)_2的原位高压拉曼光谱研究 |
3.2 Nd: NaY(WO_4)_2的原位高压同步辐射研究 |
第四章 结论 |
参考文献 |
作者简介 |
致谢 |
(6)掺镱钨酸钇钠晶体激光特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 全固态掺Yb~(3+)激光器的研究进展 |
1.2 无序结构晶体的基本特性 |
1.3 Yb:NaY(WO_4)_2 激光晶体的研究意义及发展现状 |
1.4 本论文的主要研究工作 |
第二章 Yb:NaY(WO_4)_2 晶体多波长激光器 |
2.1 Yb:NaY(WO_4)_2 晶体结构及光谱特性 |
2.2 Yb:NaY(WO_4)_2 晶体热透镜效应研究 |
2.3 Yb:NaY(WO_4)_2 晶体多波长连续激光器特性研究 |
第三章 Yb:NaY(WO_4)_2 调Q激光器 |
3.1 调Q技术与调制器件 |
3.1.1 声光调Q技术 |
3.1.2 电光调Q技术 |
3.1.3 腔倒空技术 |
3.1.4 被动调Q技术 |
3.2 LD泵浦Yb:NaY(WO_4)_2 晶体声光调Q激光特性研究 |
3.3 LD泵浦Yb:NaY(WO_4)_2 晶体电光腔倒空调Q激光特性研究 |
3.3.1 LD泵浦Yb:NaY(WO_4)_2 晶体腔倒空激光器理论研究 |
3.3.2 LD泵浦Yb:NaY(WO_4)_2 晶体腔倒空激光器实验研究 |
3.4 LD泵浦Yb:NaY(WO_4)_2 晶体MoS2被动调Q激光特性研究 |
第四章 Yb:NaY(WO_4)_2 锁模激光器 |
4.1 锁模脉冲产生机理及常见锁模技术 |
4.1.1 锁模脉冲产生机理 |
4.1.2 常用锁模技术 |
4.2 LD泵浦Yb:NaY(WO_4)_2 晶体声光调Q锁模激光特性研究 |
4.2.1 Z型激光谐振腔 |
4.2.2 实验结果与分析 |
4.3 LD泵浦Yb:NaY(WO_4)_2 晶体透射式SESAM连续锁模激光特性研究 |
4.3.1 实验装置 |
4.3.2 实验结果与分析 |
4.4 LD泵浦Yb:NaY(WO_4)_2 晶体反射式SESAM连续锁模激光特性研究 |
4.4.1 W型激光谐振腔 |
4.4.2 实验结果与分析 |
第五章 结论与展望 |
5.1 研究内容和结论 |
5.2 存在的问题 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(8)双钨酸盐KRExYb1-x(WO4)2激光晶体的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 固体激光器概述 |
1.1.1 固体激光器组成与原理 |
1.1.2 固体激光器的主要特点 |
1.1.3 固体激光器发展概况 |
1.2 稀土激光晶体 |
1.2.1 稀土在激光晶体中的应用 |
1.2.2 稀土激光晶体的发展 |
1.3 单斜双钨酸钾盐激光晶体 |
1.3.1 KRE_xGd_(1-x)(WO_4)_2激光晶体 |
1.3.2 KRE_xY_(1-x)(WO_4)_2激光晶体 |
1.3.3 KRE_xYb_(1-x)(WO_4)_2激光晶体 |
1.4 课题来源及研究目的和意义 |
1.4.1 课题来源 |
1.4.2 研究目的和意义 |
1.5 主要研究内容 |
第二章 晶体生长 |
2.1 晶体生长历程 |
2.2 晶体生长理论 |
2.2.1 成核理论 |
2.2.2 输运过程 |
2.2.3 界面稳定性 |
2.2.4 生长动力学 |
2.3 晶体生长方法 |
2.3.1 晶体生长方法简介 |
2.3.2 本实验采用的生长方法 |
2.3.3 助熔剂的选择 |
2.4 晶体生长设备 |
2.4.1 晶体生长设备简介 |
2.4.2 单晶炉加热元件设计 |
2.5 晶体生长参数 |
2.5.1 温场设计 |
2.5.2 转速的选择 |
2.5.3 拉速的选择 |
2.6 晶体生长实验 |
2.6.1 原料制备 |
2.6.2 TSSG法生长工艺 |
2.6.3 Kyropoulos法生长工艺 |
2.6.4 晶体生长结果 |
2.7 生长方法比较 |
本章小结 |
第三章 晶体结构与物理性能 |
3.1 晶体结构与物相分析 |
3.1.1 X射线单晶衍射分析 |
3.1.2 X射线粉末衍射分析 |
3.1.3 振动光谱 |
3.2 晶体差热热重分析 |
3.2.1 测试原理 |
3.2.2 样品制备及测试设备 |
3.2.3 结果与讨论 |
3.3 晶体密度 |
3.3.1 测试原理 |
3.3.2 样品制备及测试设备 |
3.3.3 结果与讨论 |
3.4 晶体折射率 |
3.4.1 测试原理 |
3.4.2 样品制备及测试设备 |
3.4.3 结果与讨论 |
3.5 晶体分凝系数 |
3.5.1 测试原理 |
3.5.2 样品制备及测试设备 |
3.5.3 结果与讨论 |
本章小结 |
第四章 晶体缺陷 |
4.1 晶体缺陷分类 |
4.2 晶体缺陷观察方法 |
4.3 晶体缺陷观察实验 |
4.3.1 光学显微镜观察KNd_(0.05)Yb_(0.95)(WO_4)_2晶体缺陷 |
4.3.2 扫描电镜观察KEr_(0.1)Yb_(0.9)(WO_4)_2晶体缺陷 |
4.3.3 侵蚀法观察KTm_(0.1)Yb_(0.9)(WO_4)_2晶体位错 |
4.4 晶体缺陷成因总结 |
4.5 减少晶体缺陷措施 |
本章小结 |
第五章 晶体光谱性能 |
5.1 稀土离子光谱理论 |
5.1.1 稀土离子能级结构 |
5.1.2 稀土离子J-O理论 |
5.1.3 光谱参数计算公式 |
5.2 测试原理与计算方法 |
5.2.1 吸收光谱 |
5.2.2 荧光光谱 |
5.3 样品制备及测试设备 |
5.4 KNd_(0.05)Yb_(0.95)(WO_4)_2晶体光谱研究 |
5.4.1 吸收光谱 |
5.4.2 荧光光谱 |
5.5 KEr_(0.1)Yb_(0.9)(WO_4)_2晶体光谱研究 |
5.5.1 吸收光谱 |
5.5.2 荧光光谱 |
5.6 KTm_(0.1)Yb_(0.9)(WO_4)_2晶体光谱研究 |
5.6.1 吸收光谱 |
5.6.2 荧光光谱 |
5.7 KHo_(0.04)Tm_(0.06)Yb_(0.9)(WO)4)_2晶体光谱研究 |
5.7.1 吸收光谱 |
5.7.2 荧光光谱 |
本章小结 |
第六章 晶体激光性能 |
6.1 激光原理 |
6.1.1 光的吸收和发射 |
6.1.2 粒子数反转分布 |
6.1.3 激光的产生及特点 |
6.2 LD泵浦KNd_(0.05)Yb_(0.95)(WO_4)_2晶体激光性能测试 |
6.2.1 测试条件 |
6.2.2 输出功率测量 |
6.3 LD泵浦KEr_(0.1)Yb_(0.9)(WO_4)_2晶体激光性能测试 |
6.3.1 测试条件 |
6.3.2 输出功率测量 |
本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
攻读博士学位期间参加的学术交流 |
攻读博士学位期间参加的学术会议 |
攻读博士学位期间申请的发明专利 |
攻读博士学位期间参加的科研课题 |
攻读博士学位期间获得的奖励荣誉 |
(9)掺稀土(Pr,Sm)KLu(WO4)2激光晶体生长与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 稀土激光晶体的研究进展 |
1.2 钨酸盐晶体的研究进展 |
1.3 本论文研究的意义及主要内容 |
第二章 晶体生长 |
2.1 晶体生长方法的选择 |
2.2 助熔剂的选择 |
2.3 晶体生长的工艺参数 |
2.4 实验装置 |
2.5 晶体生长实验 |
本章小结 |
第三章 晶体结构表征 |
3.1 XRD分析 |
3.2 红外光谱分析 |
3.3 拉曼光谱分析 |
本章小结 |
第四章 晶体光谱分析 |
4.1 吸收光谱分析 |
4.2 荧光光谱分析 |
本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
(10)稀土掺杂钨酸钆钠激光晶体生长与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 稀土激光晶体的研究 |
1.1.1 1μm波段激光晶体的研究 |
1.1.2 2μm波段激光晶体的研究 |
1.2 钨酸盐晶体的研究 |
1.3 钨酸钆钠晶体的研究进展 |
1.4 课题来源及研究的目的和意义 |
1.5 论文的主要研究内容 |
1.6 论文的结构安排 |
第二章 晶体生长 |
2.1 原料选择及处理 |
2.2 提拉法生长技术 |
2.2.1 提拉法生长装置 |
2.2.2 提拉法的优点 |
2.2.3 加热方式的选择 |
2.2.4 生长设备 |
2.3 温场设计与测量 |
2.3.1 温场设计 |
2.3.2 后热器的设计 |
2.3.3 温场测量 |
2.4 晶体生长工艺的选择与要求 |
2.4.1 装炉 |
2.4.2 升温 |
2.4.3 引晶 |
2.4.4 缩颈 |
2.4.5 放肩 |
2.4.6 等径生长 |
2.4.7 收尾 |
2.4.8 降温 |
2.4.9 退火 |
2.5 生长出的RE:NGW晶体 |
2.6 晶体加工与检测 |
2.6.1 晶体切割 |
2.6.2 晶体的研磨与抛光 |
2.7 晶体完整性研究 |
2.7.1 散射颗粒 |
2.7.2 生长层 |
2.7.3 包裹体 |
2.7.4 位错观察 |
本章小结 |
第三章 中频感应加热提拉法生长RE:NGW晶体中的热传输理论分析 |
3.1 热传输的基本方式 |
3.1.1 热传导 |
3.1.2 对流传热 |
3.1.3 热辐射 |
3.2 热传输的基本理论及应用 |
3.2.1 热流连续性原理 |
3.2.2 热流连续方程的积分形式 |
3.2.3 热流连续方程的微分形式 |
3.3 晶体的温度分布规律 |
3.3.1 Bice,J.C物理模型 |
3.3.2 晶体中热传输的方程式 |
3.3.3 晶体温度分布规律及讨论 |
3.4 应用热传输理论解释晶体的开裂 |
3.4.1 晶体热应力 |
3.4.2 晶体热应变 |
3.4.3 晶体的切向最大应变和柱面合成应变的最大值 |
3.4.4 生长无开裂晶体所允许的最大轴向温度梯度 |
3.4.5 晶体冷却过程中热应变的数学分析 |
3.5 热传输效应与S-L界面形状的关系 |
本章小结 |
第四章 RE:NGW(RE=Nd,Yb)晶体性能测试与表征 |
4.1 NGW晶体性能测试与表征 |
4.1.1 XRD分析 |
4.1.2 TG-DTA分析 |
4.1.3 红外光谱和拉曼光谱分析 |
4.2 Nd:NGW晶体性能测试与表征 |
4.2.1 XRD分析 |
4.2.2 TG-DTA分析 |
4.2.3 红外光谱和拉曼光谱分析 |
4.2.4 吸收光谱分析 |
4.2.5 荧光光谱分析 |
4.2.6 Nd:NGW晶体激光性能研究 |
4.3 Yb:NGW晶体的结构与性能研究 |
4.3.1 XRD分析 |
4.3.2 TG-DTA分析 |
4.3.3 红外光谱和拉曼光谱分析 |
4.3.4 吸收光谱分析 |
4.3.5 荧光光谱分析 |
本章小结 |
第五章 RE,Yb:NGW(RE=Ho,Tm)晶体性能测试与表征 |
5.1 Ho,Yb:NGW晶体的结构与性能研究 |
5.1.1 XRD分析 |
5.1.2 TG-DTA分析 |
5.1.3 红外光谱和拉曼光谱分析 |
5.1.4 吸收光谱分析 |
5.1.5 荧光光谱分析 |
5.2 Tm,Yb:NGW晶体的结构与性能研究 |
5.2.1 XRD分析 |
5.2.2 TG-DTA分析 |
5.2.3 红外光谱和拉曼光谱分析 |
5.2.4 吸收光谱分析 |
5.2.5 荧光光谱分析 |
本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读研究生期间发表论文 |
攻读研究生期间参加的科研项目 |
攻读研究生期间申请的专利 |
四、Nd∶NaY(WO_4)_2激光晶体生长(论文参考文献)
- [1]镱离子掺杂硼酸钪和钨酸锶晶体的生长及其性能研究[D]. 朱孟辉. 山东大学, 2021(11)
- [2]钼酸盐晶体的生长及其性能研究[D]. 王香梅. 山东大学, 2021(12)
- [3]NaY(WO4)2薄膜的制备及其荧光性能的研究[D]. 李旭娇. 江苏大学, 2020(02)
- [4]多波长、亚纳秒Yb:YAG/Cr4+:YAG/YVO4被动调Q拉曼微片激光器的研究[D]. 王小磊. 厦门大学, 2019(07)
- [5]掺钕的双钨酸盐Nd:NaY(WO4)2的高压物性研究[D]. 付广艳. 吉林大学, 2016(09)
- [6]掺镱钨酸钇钠晶体激光特性研究[D]. 崔雪龙. 济南大学, 2015(05)
- [7]大尺寸优质激光晶体Nd3+/Yb3+:NaY(WO4)2的生长和性能研究[J]. 游振宇,涂朝阳,李坚富,王燕,朱昭捷,刘英同. 人工晶体学报, 2011(05)
- [8]双钨酸盐KRExYb1-x(WO4)2激光晶体的研究[D]. 张莹. 长春理工大学, 2011(02)
- [9]掺稀土(Pr,Sm)KLu(WO4)2激光晶体生长与性能研究[D]. 宁秀梅. 长春理工大学, 2011(04)
- [10]稀土掺杂钨酸钆钠激光晶体生长与性能研究[D]. 林海. 长春理工大学, 2011(06)