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1.1.1 Tm:YAP晶体能级结构通过低温吸收谱和荧光谱，可以比较准确的确定Tm:YAP晶体的能级结构。如图4-17，由吸收谱和发射谱交叠，可确定3F4能级零声子线位置EZL=5621cm-1，然后根据发射谱确定基态13个stark能级，再根据吸收谱确定激发态能级，在这里我们给出了包含3H4、3H5、3F4以及基态3H6的能级图结构1.1.1 Tm:YAP晶体光谱参数及能量转移参数计算光谱参数诸如吸收发射截面、J-O参数、跃迁几率等以及能量转移参数如能量交叉弛豫几率等是评估晶体激光性能、设计激光器结构所需要的重要参数，下面以Tm:YAP吸收和发射光谱为基础，对这些参数进行了计算。Tm:YAP晶体长出来是什么样子？四川加工TmYAP

钒酸盐晶体一般是单光轴的四方晶体。激光输出是定向的，可以输出线偏振光。由于其低对称性，掺杂钒酸盐一般具有相对较大的吸收截面和发射截面。例如，Tm:YVO4的吸收截面是Tm:YAG的5倍以上，发射截面略大于tm3360 YAG。但其激光上能级寿命比掺杂YAG短得多，而Tm:YVO4只有Tm:YAG的十分之一，这是有限制的，从热力学性质来说，Tm:YVO4热导率低，在激光工作时容易爆裂，虽然Tm:GdVO4的热导率与Tm:YAG相近，但比Tm:YVO4更难生长，法皇冠生长的Tm:GdVO4存在色心等缺陷。Higuchi  M等利用浮区法种植不同浓度的Tm:GdVO4。虽然这种晶体有很高的光学质量，但它的尺寸很小，所以它经常被用来开发微芯片激光器。2m激光对Tm:YVO4的实验研究大多集中在90年代。1992年，Saito  H  .等人在平行于c轴泵浦a方向5%Tm:YVO4晶体的797nm处取ti: sapphire的偏振方向，获得了1.94m的激光输出，输出功率为48mW，斜率效率为25% [42]。1998年，Bourdet  G  L等人对Tm:YVO4微芯片激光器进行了一系列的理论和实验研究，获得了高效率的激光输出，并在1mm厚的晶体中实现了单模输出[44]。近年来，掺入Tm3360YVO4的Tm3360YVO4激光晶体由于具有相似的光谱特性和优异的热性能，成为另一个主要研究对象。吉林TmYAP市场价格Tm:YAP和Tm:LSO两微米波段激光晶体生长、光谱和激光性能的研究.

(2)渡族金属离子。

渡族金属离子，如铬(Cr3)、钛(Ti3)、镍(Ni3)、钴(Co2)等。在这类活化离子中，不完全电子壳层是**外层的电子壳层，没有外层电子的屏蔽作用，因此活化离子的能级和发光特性明显受到基质晶场的影响。

(3)锕系金属离子。

由于锕系元素具有放射性，难以制备，只有铀(U3)可以作为掺杂的活性离子获得激光作用。1.22米激光器的研究进展

2m激光的发射波长范围一般为1.87-2.16米，主要以Tm3和Ho3作为活性离子。2m固体激光器由于其在水中的吸收系数高、大气传输性好、对人眼安全等优点，在医学和***领域有着重要的应用，主要体现在以下几个方面：(1)医用手术刀。图12显示了生物组织中各种发色团的吸收光谱，其中水分子对光的吸收系数是激光与生物组织相互作用的重要因素。从图中可以看出，水分子在2m左右有很强的吸收带，而黑色素和血红素在该带的吸收率较低，所以2m激光容易被生物组织吸收，2m激光对人体组织的穿透深度为0.1~0.2 mm一次。可用于浅表手术，不伤深部身体，手术精度高，对人眼安全，可通过光纤传输。它可以在许多带有内窥镜的医学学科中用作手术刀。

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

Tm:YAP晶体能级结构？

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。Tm:YAP晶体的热导率多少？四川加工TmYAP

Tm:YAP晶体的光谱性能多少？四川加工TmYAP

激光雷达发射机。人眼安全的2m波段激光器可以代替Nd:YAG和CO2激光器用于全固体脉冲相干雷达、测量大气风速和探测大气气溶胶流。调q  2m激光器还可以用于高度测量、地形测量、测距等。该雷达发射机的分辨率可提高8-10倍，在***和环境监测中具有重要的应用前景。

(3)中红外3 ~ 5 m光学参量振荡器泵浦源。2m激光是定向红外干扰源的比较好泵浦源之一——中红外3 ~ 5微米光学参量振荡器。 四川加工TmYAP

基于以上重要的应用价值，2m激光一直是激光发展的重要方向之一。早在1962年，Johnson  L  F团队就报道了掺Ho3和掺TM3的2M带的激光输出是在钨酸钙(CaWO4)晶体中中实现的[9]。然后，该小组从理论上研究了钼酸钙(CaMoO4)晶体中，中er3与Tm3或Ho3之间的能量转移机制，并通过使用氙灯泵浦获得了Tm3的1.9115和1.9060m激光输出以及Ho3的2.0740、2.0707和2.0556m激光输出。1965年，他们分别用钨灯和氙灯泵浦实现了Cr3/Er3 敏化的Tm:YAG、Ho:YAG脉冲和连续激光输出[11]。此后，Er2O3、HoF3等晶体中中Tm3 /Ho3的激光输出陆续有报道[12][13]。但这些实验需要在液氮温度(77K)下进行，门槛较高，给实际操作带来困难。