山东专业生长TmYAP

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。.............................. 如何才能提高Tm:YAP晶体的激光输出效率及输出能量？山东专业生长TmYAP

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。 江苏品质优的TmYAPTm:YAP晶体荧光谱及荧光寿命的温度依赖特性多少？

我们对不同浓度Tm:YAP样品1.94mm处寿命进行了测试，归一化衰减曲线如图4-12所示，在1-5at%浓度范围内，衰减曲线无明显变化趋势，而15at%浓度衰减曲线下降明显变抖由于交叉弛豫作用，Tm3+ 3F4能级一般不为指数衰减，我们采用公式：对衰减曲线进行了拟合，拟合结果如表4-4所示。图4-13更清楚表示了Tm3+ 3F4能级寿命与浓度关系，在4at%浓度之**F4能级寿命总体趋势增加，而4at%浓度之后，3F4能级寿命迅速下降，这与前面荧光光谱的分析一致。

1. 随温度升高，Tm:YAP晶体吸收和发射峰逐渐展宽形成谱带；在吸收谱上峰位重心红移，而发射谱则重心蓝移，这是由离子能级热布居改变引起的；此外随温度升高3F4能级寿命先增大后减小。

2. 非偏振吸收谱a、c向样品在795nm处具有较大吸收截面，约为5.0×10-21cm2，在800nm处b向样品具有约3.6×10-21cm2吸收截面。

3. 5at%Tm:YAP各偏振方向发射截面中E//a方向在1934nm具有比较大发射截面4.5×10-21cm2，对该偏振方向增益截面进行了计算，结果显示，Tm:YAP晶体E//a方向具有宽且平缓的发射峰，以β=0.5为例，从1756nm至2150nm范围内增益截面均为正值，这说明Tm:YAP在2mm波段将具有宽调谐特性。增益截面峰值为1934nm，当β=0.5时，该峰值达到2.08×10-21cm2。 Tm:YAP晶体的光谱性能多少？

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晶体的常温荧光谱及荧光寿命？山东专业生长TmYAP

Tm:YAG是**早研究的2m激光晶体之一，是一种重要的红外可调谐激光晶体(调谐范围1.87 ~ 2.16m)。和YAG一样，Tm:YAG属于立方系，石榴石结构，O-Ia3d空间群，各向同性。Tm:YAG激光能级分裂765cm-1，单次斯塔克能级跃迁线宽约10nm，允许斯塔克能级跃迁数为117。3H63H4对应的吸收峰在785nm左右，吸收截面为5.410-21cm2。785nm  Ti:蓝宝石激光激发时，荧光范围为1.6 ~ 2.3 m，峰值波长为2.05m。Tm:YAG具有大的荧光寿命和发射截面。以5.9%Tm:YAG为例，3F4能级的荧光寿命为8.5ms，激光波长(2.015m)处的发射截面为2.210-21cm2。1997年，Eric  C. Honea等人采用2% TM3360 YAG和纯YAG的复合晶体，由6个InAlGaAs二极管阵列(460W)在805nm泵浦，采用了特殊的光腔设计。在90%水和10%乙醇(3)的冷却条件下，获得了2m115W的连续激光输出，这是目前掺Tm激光晶体的最大输出功率文献也报道了在150nm可调谐范围1.87 ~ 2.16 m的连续激光输出，斜率效率大于30%，**大值为59%。在连续调TM  : YAG激光器的研究中，李成等人报道了单脉冲输出能量为1.2mJ，半峰全宽为380毫微秒。在提供高质量Tm:YAG激光器的研究中，Galzerans  G在2001年报道了Tm(9.3%):YAG是用光纤耦合GaAlAs激光二极管作为泵浦源(3W)泵浦的，单纵模输出为70mW  山东专业生长TmYAP