内蒙古质量好TmYAP

通过已知的发射截面和吸收截面，可由下式对增益截面进行估算[76]：

                        (4-4)

该公式中，σg(λl)表示在某一激光波长λl处的增益截面，β表示处于激发态的粒子占总粒子的分数，σem(λl)和σabs(λl)则分别表示激光波长处的发射截面和吸收截面。

图4-21  5at%Tm:YAP晶体E//a方向增益截面

计算所得增益截面如图4-21，可见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晶体荧光谱及荧光寿命的温度有依赖特性吗？内蒙古质量好TmYAP

1.1 Tm:YAP晶体的光谱性能1.1.1 Tm:YAP晶体的吸收谱实验中我们测试了常温下Tm:YAP晶体的不同浓度（1at%，3at%，4at%，5at%）不同方向非偏振吸收谱及4at%浓度下的不同方向偏振吸收谱，并且对4at%的b向样品进行了非偏振的变温吸收测试。

1at%，3at%，4at%，5at%Tm:YAP晶体c方向非偏振吸收谱。在418nm之后有5个吸收峰分别对应基态3H6到激发态3F4、3H5、3H4、3F2，3、1G4的跃迁，强度随浓度增大而增大，418nm之前包含两个峰，对应3H6到1D2 和1G5/2的跃迁，但其中3at%浓度样品吸收系数明显大于其它样品，这与3at%晶体颜色较深相一致，具体原因将在后面进行详细说明。 西藏专业加工TmYAP退火对3at%Tm:YAP晶体的影响大吗？

室温下晶体的吸收光谱是在JASCO V-570 type ultraviolet/visible/near-IR spectrophotometer 光谱仪上测定的。测试范围一般为190~2500nm，从190~350nm范围，光源为氘灯（deuterium lamp），从340~2500nm范围用卤灯（halogen lamp）。在我们的实验中，测试范围一般为190-2100，光谱分辨率为2nm。测试的原理是根据光的吸收定律（Lambert’s law）：

      I/I0=e-αL                                   (2-4)

其中I0为入射光强度，I为透过样品厚度为L的介质后的光强度，α为吸收系数。测试得到的吸收光谱数据为各波长下的光密度D，即lg(I/I0)。光密度D、吸收截面积σabs和吸收系数α具有如下的关系：

     α=                                 (2-5)

σabs=                                  (2-6)

式中N为离子的掺杂浓度。

晶体变温吸收谱采用液氦冷却，MiniStat控温装置来实现，红外吸收谱光源为白光，光谱仪为Nicolet Nexus 470/670/870傅立叶红外光谱仪，分辨率为0.2nm。

1.1.1 热导率测试本实验中采用激光脉冲法对所生长晶体热导率进行了测量。激光脉冲法是常用的测试热导率方法之一，可以获得不同温度下样品的热导率。其原理为：在四周绝热的薄圆片试样的正面，辐照一个垂直于试样正面的均匀的激光脉冲进行加热，热量在样品中扩散，使样品背部的温度上升。通过热电偶或红外线测量仪测出试样背面温升，输入到高速记忆存储器，放大后再输出到计算机进行处理，获得热扩散系数a，然后通过公式

                   λ=α.C.ρ                        (2-3)

计算得样品热导率。其中λ为热导率，C为样品比热系数，ρ为样品密度。

实验测试在上海硅酸盐研究所自行研制的激光脉冲法高温热扩散率测定仪上进行，测试时样品表面加SiC吸收涂层。 Tm:YAP晶体光谱参数及能量转移参数计算结果。

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。

退火对3at%Tm:YAP晶体有影响吗？内蒙古质量好TmYAP

Tm:YAP晶体能量转移参数计算结果如何？内蒙古质量好TmYAP

根据衍射数据算得不同浓度Tm:YAP晶体的晶胞参数，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。

提拉法生长的Tm:YAP晶体晶胞参数晶体晶胞参数

通过选取晶体接近籽晶部分来进行ICP测试获得Tm3+在Tm:YAP晶体顶部的浓度，利用公式：

可得到Tm3+在Tm:YAP晶体中的分凝系数k0，如表4-2所示。所生长Tm:YAP晶体分凝系数均大于0.8，说明Tm3+比较容易进入YAP晶格，能够实现高浓度掺杂。