山东品质优的TmYAP
4.5Tm:YAP晶体激光实验研究
在哈尔滨工业大学可调谐激光实验室测试了浓度分别为3at%、4at%和5at%的Tm:YAP晶体的激光性能。相干场匹配功率计用于测量激光功率，探头为PM-30。激光波长由波长为30cm、光栅常数为300巴/毫米、闪耀波长为2m的WDG30光栅单色仪测量。
3at%Tm:YAP激光实验在18水冷温度下进行，样品沿b方向垂直切割，尺寸为448mm3。当注入功率为22W时，获得波长为1.94m的5W激光输出，光-光转换效率为23%。当输出镜的传输耦合比为5%且8mm长晶体一起使用时，谐振器的传输损耗降低，输出增益较低的1.98~1.99m波长振荡。比较了3at%Tm:YAP晶体在H2退火前后的激光性能。H2退火后3at% tm3360yap晶体的斜率效率比未退火时高40%。如图4-23所示，可以看出H2退火减少了杂质离子(Fe3等。)和晶体中的缺陷，提高晶体的激光性能。具体原因需要进一步分析。
Tm:YAP晶体能级结构？山东品质优的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
广西圆棒TmYAP提拉法生长Tm:YAP晶体的吗？
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
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。 Tm:YAP晶体主要用在哪方面啊？
由于上述优异的热力学和光谱激光性质，Tm:YAP激光晶体已成为2m波段的重要晶体之一。自20世纪60年代末YAP晶体生长技术取得突破以来，人们开始研究YAP中Tm3的光谱特性。1973年，韦伯等人***在77K下实现了YAP晶体中Tm3 1.861m激光输出[29]。此后，Tm:YAP激光晶体的研究取得了很大进展，最大输出功率为50W，比较大倾斜效率为60%。主要激光实验报告如表12所示。除了Tm:YAG和Tm:YAP晶体外，Lu3Al5O12(LuAG)晶体也得到***研究。LuAG在YAG晶体中用Lu3代替Y3，因此具有类似YAG的石榴石结构。随着Lu3的取代，Tm:LuAG激光器的输出波长向红外方向延伸，Tm: LuAG激光器在自由模式下的工作波长为2.023m，在大于2m的激光器应用中具有一定的意义。(2)掺Tm3的硅酸盐晶体在此不详细描述Tm:YAP晶体光谱参数及能量转移参数计算方式？广西圆棒TmYAP
Tm:YAP晶体的吸收谱。山东品质优的TmYAP
Tm:YAP晶体在800nm左右吸收峰，峰值在796nm，与商用二极管的发射波长匹配良好，图4-5 (b)给出了796nm吸收峰峰值及半高宽随浓度的变化情况，可见随浓度增加，吸收系数基本呈线性增加，5at%Tm:YAP在此处吸收系数达4.85cm-1，而吸收半高宽（FWHM）随浓度变化基本保持不变，约为16nm。由于YAP具有各向异性，我们测试了4at%Tm:YAP的偏振吸收特性，如图4-6所示。当偏振方向平行于b轴时，样品具有比较大吸收6.23cm-1，吸收峰值位于795nm，而当偏振方向平行c轴时，样品在800nm具有较大吸收系数3.99cm-1。山东品质优的TmYAP