新型激光晶體Nd-GSAG和Cr,Nd-GSAG的生長及光學(xué)性能研究.pdf

1、高均勻性大尺寸激光晶體是全固態(tài)高功率激光發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而空間激光則需要發(fā)展具有抗輻射性能的高效激光晶體。Nd3+在GSAG的分凝系數(shù)約為YAG中的三倍，且熔點(diǎn)比YAG略低，有望制備出大尺寸高均勻性激光晶體元件，同時(shí)其與具有優(yōu)良抗輻照性能的Cr,Nd∶GSGG結(jié)構(gòu)和性能類似，因而，論文選取Nd和Nd，Cr摻雜的GSAG作為研究對象，擬探索大尺寸高均勻性激光晶體和具有優(yōu)良抗輻射性能的激光晶體。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　一、采用提

2、拉法成功生長出了直徑為Φ30mm的Nd∶GSAG晶體，測定了Nd3+在GSAG中的有效分凝系數(shù)，通過Rietveld全譜擬合得到了結(jié)構(gòu)參數(shù)，研究了Nd∶GSAG室溫下的吸收和發(fā)光。Nd3+在GSAG的有效分凝系數(shù)為0.53，最強(qiáng)吸收峰位于808.6nm處，吸收截面為3.44×10-20cm2，躍遷強(qiáng)度參數(shù)Ωt(t=2，4，6)為0.263×10-20cm2、3.010×10-20cm2、3.648×10-20cm2;它的最強(qiáng)發(fā)射峰位于1

3、060nm處，1060nm、941.5nm的發(fā)射截面分別為6.32×10-20cm2、2.77×10-20cm2。相應(yīng)激光上能級4F3/2的壽命為258μs。用808nm連續(xù)半導(dǎo)體激光器(LD)作為泵浦源研究了2mm×2mm×6mm的Nd∶GSAG的1.06μm激光性能，其閾值為2.139W，斜效率為8.9％，最高輸出功率為0.462W，光-光轉(zhuǎn)換效率為5.12％。此外，還測定了Nd∶GSAG晶體在297K-748K范圍內(nèi)的熱擴(kuò)散系數(shù)，

4、計(jì)算得到其熱導(dǎo)率從4.51 W/(m·K)變化到2.80W/(m·K)。
　　二、在Nd∶GSAG中摻入0.1at％的Cr3+，采用提拉法成功生長出了直徑為Φ30mm的光學(xué)質(zhì)量良好的Cr,Nd∶GSAG晶體。最強(qiáng)吸收峰位于808.6nm處，吸收截面為3.38×10-20cm2。不計(jì)Cr,Nd∶GSAG的吸收光譜中Nd3+和Cr3+重疊的吸收帶，擬合得到Cr, Nd∶GSAG中Nd3+的強(qiáng)度參量Ωr(t=2，4，6）為0.380×1

5、0-20cm2、2.286×10-20cm2、3.306×1020cm2; Cr,Nd∶GSAG最強(qiáng)發(fā)射峰位于1060nm處，在1060nm、941.5nm的發(fā)射截面分別為5.98×10-20cm2、2.60×10-20cm2，室溫下Cr,Nd∶GSAG的4F3／2能級壽命為274μs。用808nm連續(xù)半導(dǎo)體激光器(LD)作為泵浦源研究了2mm×2mm×6mm的Cr,Nd∶GSAG的1.06μm激光性能，其閾值為1.233W，斜效率為6