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由于Tm:YAP的各向异性，对3F4→3H6跃迁的发射截面，我们采用F-L公式以及偏振发射谱进行了计算。F-L公式可表示为[76]：

                          （4-3）

式中c为光速，λ为波长，I(λ)为荧光光谱上某一波长λ处的荧光强度，n为折射率，τrad为上能级辐射寿命。5at%Tm:YAP各偏振方向发射截面计算结果如图4-19所示，其中E//a方向在1934nm具有比较大发射截面4.5×10-21cm2，接近于[25]报道数据5.0×10-21cm2。3at%Tm:YAP、4at%Tm:YAP、5at%Tm:YAP晶体E//a发射截面在1934nm处基本相同

Tm:YAP晶体长出来是什么样子？广东TmYAP现货

1.1.1 退火对3at%Tm:YAP晶体的影响我们对3at%Tm:YAP样品分别进行了H2和O2退火实验，其中H2退火为1150℃保温20h，O2退火为1200℃保温10h，O2退火后晶体颜色加深，而H2退火后晶体颜色变浅。通过对退火前后吸收谱分析我们发现，氧气退火使212nm-628nm吸收明显增加，并且在254nm和372nm处出现两个比较宽的吸收峰，而氢气退火使该段吸收减少，并且差分吸收谱在254nm和372nm处也出现两个凹陷的峰。我们认为这些缺陷的形成是由于Fe3+、Fe2+的存在造成[70]。其中254nm左右为Fe3+吸收峰，372nm差吸收峰对应Fe3+→O2-→Fe2+电荷转移吸收峰，氧气退火使Fe3+增加而Fe2+减少，故两处吸收峰增强，而氢气退火使Fe3+减少而Fe2+增加，故两处吸收峰减弱。广西专业生长TmYAPTm:YAP晶体的吸收谱。

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 

本章通过对1at%、3at%、4at%、5at%及15at%Tm:YAP晶体生长、结构、热力学性质、光谱性质及激光性能研究，得出主要结论如下：

1. 由于Tm3+半径小于Y3+，随Tm3+的掺杂浓度增大，Tm:YAP晶格常数减小，Tm3+在Tm:YAP晶体中分凝系数大于0.8。

2. Tm:YAP晶体热导率随掺杂浓度增大而明显减小，并且随温度升高减小，这一性质对Tm:YAP激光运转不利，在激光实验中需进行有效冷却。

3. 对于3at%Tm:YAP晶体的缺陷进行分析，认为该晶体颜色较深是由Fe离子存在造成。

4. 根据所测得的低温光谱，给出了Tm:YAP的能级结构。

5. 随掺杂浓度增加，Tm:YAP晶体吸收系数线性增加；荧光光谱上1.4mm对应3H4→3F4跃迁发射峰强度明显减弱，而1.9mm对应3F4→3H6跃迁发射峰强度先增大而后减小，15at%Tm:YAP*有微弱发射峰，说明随Tm3+浓度增加， 3H4+3H6→3F4+3F4交叉弛豫增强，当浓度增大到一定值时，Tm3+容易形成Tm3+团簇而出现浓度淬灭；3F4能级寿命随浓度增大呈先增大后减小趋势，15at%浓度寿命降低到0.88ms。 Tm:YAP晶体提拉法生长的吗？

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1.进一步优化光腔参数，设计合适的光腔结构，提高Tm:YAP晶体的激光输出效率及输出能量。江苏生长TmYAP

Tm:YAP晶体能量转移参数计算实验？广东TmYAP现货

Tm:YAP晶体结构及分凝系数如前所述，YAP晶体属正交晶系畸变钙钛矿结构，空间群为D162h (Pnma)，其结构示意图如图4-2所示，其中Al3+的配位数为6，处于氧八面体的中心，而Y3+的配位数是12，处于氧配位多面体的中心。Y-O键间距离2.62Å，使稀土离子很容易取代Y3+进入晶格1。

我们通过XRD测试对所生长Tm:YAP晶体结构进行分析。不同浓度Tm:YAP与纯YAP的XRD谱比较，其中掺Tm3+YAP晶体与纯YAP晶体的衍射图谱完全一致，没有出现杂峰，说明Tm:YAP晶体结晶完整，呈完好的YAP相。

不同浓度Tm:YAP与纯YAP的XRD谱

根据衍射数据算得不同浓度Tm:YAP晶体的晶胞参数示，其晶格常数a、b、c及晶胞体积分别略小于纯YAP相应值，并且基本上随Tm3+掺杂浓度增大而进一步减小，但总得说来，基质晶体结构的畸变较小。这主要是因为Tm3+与Y3+同属于镧系的三价稀土离子，Tm3+的半径0.88 Å略小于Y3+的半径（0.9 Å），因此Tm3+的掺入使晶胞参数略微减小而不会改变YAP基质晶体的结构。 广东TmYAP现货