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《中国科学院研究生院(理化技术研究所)》 2008年
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新型非线性光学晶体Na_3La_9O_3(BO_3)_8及其掺杂晶体的生长和性能研究

白晓艳  
【摘要】: 二极管泵浦全固态激光器(DPSSL)是激光研究领域一个重要发展方向。目前,直接输出蓝绿固体激光的途径之一就是自倍频,激光自倍频晶体材料的探索有利于固体激光器朝着高效率、多功能、微型化、集成化的方向发展。Na_3La_9O_3(BO_3)_8(NLBO)是一种新型的非线性光学晶体,具有非线性效应大、物化性能稳定等优点。稀土掺杂NLBO晶体可能成为新型的激光自倍频晶体。本论文主要工作包括三个方面:NLBO晶体生长和助熔剂探索;稀土掺杂NLBO晶体生长和光谱性质;稀土掺杂NLBO荧光粉的制备和光谱性质。主要内容如下: 1.以Na_2CO_3-H_3BO_3-NaF作助熔剂,采用顶部籽晶法生长出40mm×25mm×10mm的NLBO晶体。继续探索了大量其它助熔剂,发现Na_2O-B_2O_3-NaF作助熔剂生长NLBO的结晶区域很窄,生长出的晶体质量没有明显改善,还需要继续探索更合适的助熔剂。 2.采用顶部籽晶法生长了Nd:NLBO晶体。X-射线粉末衍射结果表明Nd:NLBO与NLBO晶体具有相同的结构。运用同步辐射白光X射线衍射实验观察Nd:NLBO晶体缺陷。使用电感耦合等离子体—原子发射光谱仪测定了Nd~(3+)离子的浓度。室温条件下测试了Nd:NLBO晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。812nm附近宽的吸收峰使Nd:NLBO晶体能够被AlGaAs LD有效泵浦。根据Judd-Ofelt理论计算了Nd:NLBO晶体的光谱参数。 3.采用顶部籽晶法生长得到了Yb:NLBO晶体。X-射线粉末衍射分析结果表明Yb:NLBO与NLBO具有相同的结构。电感耦合等离子体—原子发射光谱仪测定了Yb:NLBO晶体中Yb~(3+)离子的浓度和有效分凝系数。测试了Yb:LCB晶体的室温吸收光谱和荧光光谱。采用倒易法计算了Yb~(3+)离子的发射截面。计算了Yb:NLBO晶体的三个激光参数:临界反转分数、泵浦饱和强度和最小泵浦功率。 4.采用顶部籽晶法生长得到了Er:NLBO晶体。X-射线粉末衍射结果表明Er:NLBO与NLBO具有相同的结构。电感耦合等离子体—原子发射光谱仪测定了Er:NLBO晶体中Er~(3+)离子的浓度和有效分凝系数。测试了Er:NLBO晶体的室温吸收光谱和荧光光谱。根据Judd-Ofelt理论,计算Er:NLBO晶体中Er~(3+)离子能级跃迁的谱线强度并拟合了唯象强度参数。 5.采用固相合成方法得到NLBO:Eu和NLBO:Tb荧光粉。测试了它们的紫外光谱。荧光光谱显示NLBO:Eu在613nm附近有最强的发射峰,对应电偶跃迁~5D_0→~7F_2。位于589nm和598nm的发射峰对应磁偶极跃迁~5D_0→~7F_1。根据光谱可以推断Eu~(3+)离子的位置缺乏反演对称性,并且Eu~(3+)离子取代了具有C_(2v)对称性的La1。NLBO:Tb最强的发射峰位于544nm,能发出明亮的绿光,属于~5D_4→~7F_5跃迁。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(理化技术研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:O782

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