摻雜ZnWO-,4-激光晶體的生長與光譜性能研究.pdf

1、激光晶體材料在軍事、工業(yè)、醫(yī)療以及科研領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也將隨著技術(shù)的發(fā)展不斷地拓寬。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對激光晶體提出了更高的要求，對激光晶體的研究也主要集中在增寬晶體的吸收線、增大晶體的發(fā)射界面、增長熒光發(fā)射壽命以及提高激光功率等方面。ZnWO4晶體易于生長和獲得光學(xué)質(zhì)量的單晶，并且其具有化學(xué)性能穩(wěn)定、抗輻射和強光損傷能力強等優(yōu)點，比較適合作為激光晶體的基質(zhì)材料進(jìn)行研究。 本論文通過大量實驗并結(jié)合理論

2、分析，設(shè)計了合適的溫場，適宜的提拉速度和旋轉(zhuǎn)速度等晶體生長的工藝參數(shù)，采用提拉法生長出一系列摻雜ZnWO4激光晶體，包括Eu：ZnWO4、Nd：ZnWO4和Tm：ZnWO4系列；并對晶體進(jìn)行了定向、切割、拋光，加工成晶體樣品。 運用X射線衍射光譜對所生長的ZnWO4激光晶體進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)表征，測試結(jié)果表明摻雜ZnWO4激光晶體的晶格結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變；Ce3+、Nd3+和Eu3+進(jìn)入晶格后將會取代Zn2+形成缺陷[RZn]+，鋅空位

3、[VZn]2-作為電荷補償，于是在晶體內(nèi)部形成了缺陷集團(tuán){2[RZn]+-[VZn]2-}。 根據(jù)摻雜Ce3+離子的ZnWO4晶體的紫外可見吸收光譜圖中可發(fā)現(xiàn)Ce3+離子的5d→4f的躍遷所產(chǎn)生的吸收峰寬而且很強，吸收截面大，如Ce：Eu：ZnWO4(0.3mol％)晶體的吸收截面達(dá)到1.34×10-18cm2，這說明Ce3+離子可以非常有效的吸收泵浦光能量，這滿足了敏化離子高泵浦利用效率的要求。 對J-O理論進(jìn)行了詳細(xì)

4、的介紹；根據(jù)J-O理論以及吸收光譜圖，對Nd：ZnWO4激光晶體中的Nd3+離子進(jìn)行了計算分析，并得到了Nd：ZnWO4激光晶體中Nd3+離子的三個強度參量：Ω2=6.8202×10-2Ocm2，Ω4=0.4633×10-20cm2，Ω6=0.4435×10-20cm2，這三個強度參量對Nd3+離子的其他光譜性能有很重要的作用。 根據(jù)Ce：Nd：ZnWO4晶體的Ce3+離子以及Nd3+離子的熒光光譜，對晶體中Ce3+離子對Nd3

5、+離子Eu3+離子的敏化作用進(jìn)行了研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ce3+離子與Nd3+離子以及Eu3+離子之間存在較明顯的能量轉(zhuǎn)移，使Nd3+離子在中心位于474nm、572nm的上轉(zhuǎn)換熒光以及Eu3+離子在中心位于613nm處的熒光強度明顯增強，并根據(jù)能級結(jié)構(gòu)對它們之間的能量轉(zhuǎn)移的具體過程進(jìn)行了解釋；研究中還發(fā)現(xiàn)Ce3+離子對Nd3+離子的敏化效果比對Eu3+離子的要明顯許多，分析原因可能是Ce3+離子的5d能級和Ee3+離子的5D0能級差較大，