收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

掺铥铝酸钇晶体Tm:YAP制备与性能研究

陆燕玲  
【摘要】: 2μm波段的光波具有被水强吸收、对人眼安全、可用石英光纤传输等优点,在军事、医疗和环境保护中有着广泛的用途。作为2μm波段激光器的工作物质,Tm: YAlO3 (Tm: YAP)晶体具有掺杂浓度高、生长速度快、转换效率高、偏振激光输出等优点,是具有应用潜力的新型固体激光材料。 本研究围绕Tm: YAP晶体的生长工艺、缺陷类型及光学性质展开,通过X-射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、同步辐射(SRWBT)等分析手段和热膨胀系数测量、分光光度计、干涉仪等测试手段,系统研究了Tm: YAP晶体的生长规律、着色机理、光学特性等,取得以下主要结果: 采用中频感应加热提拉法生长Tm: YAP晶体,研究了掺杂浓度、籽晶取向、拉速和转速对晶体质量的影响规律,消除了晶体生长中出现的开裂、包裹物等缺陷,提出了适合Tm: YAP晶体生长的工艺参数。成功生长了不同掺杂浓度、不同晶轴取向的Tm: YAP晶体,晶体尺寸为φ(23~25)mm×(90~110)mm。部分晶体具有较好的结构完整性和光学质量。 对制备的晶体进行XRD分析,确认主相为钙钛矿YAP相;测定了Tm~(3+)在YAP晶体中的分凝系数为0.88,Tm~(3+)沿晶体轴向分布较为均匀。 详细研究了Tm: YAP晶体的常见缺陷。测量了沿晶体主轴方向的热膨胀系数,分别为αa=11.9458×10~(-6) /K,αb=5.0012×10~(-6) /K,αc=10.5439×10~(-6) /K,定量解释了沿b轴方向生长晶体不易开裂的原因,揭示了引起Tm: YAP晶体开裂的主要原因是热膨胀系数的各向异性。 确定了Tm: YAP晶体的腐蚀条件,对不同晶面的位错腐蚀坑进行了观察,发现蚀坑形貌符合晶体的结构对称性。在沿b轴生长的Tm: YAP晶体的(010)面上发现了呈十字分布、位错蚀坑密度不同的区域,经分析是晶体生长过程中径向应力在(1|-01)滑移面上分切应力作用的结果。在沿c轴生长的Tm: YAP晶体中发现了孪晶及消光现象,为了减少晶体生长过程中孪晶的产生,必须尽量减小温度梯度。在扫描电镜下观察到基体中弥散分布有一些尺度为几十微米、形状不规则的散射颗粒夹杂,EDS分析证实夹杂中含有一定的C元素;此外,还发现基体中存在形状规则的铱颗粒。在掺杂浓度为10at%的Tm: YAP晶体中发现了小面的存在,经XRD分析确认为(110)面。本研究首次采用同步辐射X射线形貌术对晶体的隐形缺陷进行了观察。同时,结合晶体的生长条件分析了缺陷的成因,提出了消除缺陷的工艺措施。 通过对晶体进行退火和γ射线辐照处理,研究了Tm: YAP晶体的着色机理。研究表明晶体生长过程中偏离化学计量比、杂质Fe~(3+)、O~-心、F~+心以及它们之间的耦合组成的缺陷是造成晶体着色的重要原因,为深入研究YAP晶体的色心奠定了基础。 测定了室温下不同掺杂浓度、不同取向Tm: YAP晶体的偏振吸收光谱。结果表明:该晶体在795nm波长附近有较强的吸收峰,对应于~3H_6→~3H_4的能级跃迁。在检测范围内,随着Tm~(3+)掺杂浓度的增加,晶体吸收性能提高。对于a轴偏振方向来说,最强的吸收峰位于794nm,吸收截面为8.64×10~(-21)cm~2;而对于b轴和c轴取向来说,最强的吸收峰均位于793nm,吸收截面分别为9.22×10~(-21)cm~2和6.80×10~(-21) cm~2。因此,选择b轴取向的晶体作为激光工作物质,可以获得更高的激光输出效率。 研究了偏光方向对Tm: YAP晶体吸收光谱的影响。对π谱来说,最强的吸收峰位于794nm,其吸收截面为7.30×10-20cm2,半高宽FWHM为29nm;而对于σ谱,最强的吸收峰位于793nm,其吸收截面为18.30×10~(-20)cm~2,FWHM为25nm。与掺铥的其它激光晶体相比,Tm: YAP具有较大的吸收截面和FWHM,适于LD泵浦。 研究了Tm: YAP晶体的荧光光谱。光谱中心波长位于1.86μm,发射截面为4.5×10~(-21)cm~2,相应的荧光寿命为4.8 ms,表明该晶体具有较高的储能特征,有利于获得低阈值高效率的2μm波段激光输出。由于存在浓度淬灭效应,Tm: YAP中Tm~(3+)的最佳掺杂浓度在4~6at%之间。 根据Judd-Ofelt理论计算了Tm~(3+)在Tm: YAP晶体中的各种光谱参数。Tm~(3+)离子的唯象强度参数:Ω_2=0.93×10~(-20) cm~2,Ω_4=2.23×10~(-20) cm~2,Ω_6=1.12×10~(-20) cm~2。在此基础上,获得了多项其它光谱参数,并据此分析了晶体产生各向异性的原因。根据计算得到的光谱参数,预测了Tm: YAP晶体的激光输出特性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 胡远满,徐崇刚,布仁仓,常禹,张玉书;RS与GIS在城市热岛效应研究中的应用[J];环境保护科学;2002年02期
2 常鲁群;卞正富;;基于TM数据的土壤含水率反演研究[J];矿山测量;2006年02期
3 陈晓波,周实武,N.Sawanobori,李美仙,冯衍,毕诗章,张光寅,孙寅官,杨展如;Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光[J];光谱学与光谱分析;1999年05期
4 孙庆先;李茂堂;路京选;;基于TM影像数据的五日生化需氧量浓度估计[J];国土资源遥感;2009年02期
5 舒敬谊;;一种可应用到TM的快速、易扩展检索系统的实现[J];冶金标准化与质量;2006年02期
6 王臣立;牛铮;郭治兴;丛丕福;;基于植被指数和神经网络的热带人工林地上蓄积量遥感估测[J];生态环境学报;2009年05期
7 李铭岫,杨述韬;VPO催化剂的~(31)P固体核磁共振研究[J];科学通报;1997年14期
8 张兆明;何国金;王威;肖荣波;;基于遥感技术的北京市热岛研究[J];环境保护科学;2006年06期
9 黄金海;汪海珍;吴建军;徐飞燕;徐建明;;植被指数与杭州市热岛效应的关系研究[J];科技通报;2007年03期
10 寇蓉;;多源遥感影像融合的基本原理和实现方法[J];内蒙古石油化工;2010年16期
11 林道智;孙万铭;;二-(2-乙基己基)膦酸(P_(229))萃取Tb,Tm[J];金属学报;1991年02期
12 刘凤梅;王少军;张志;曾敏;;铁铜多金属矿开采矿区及其固体废弃物信息提取方法研究[J];金属矿山;2010年05期
13 雷小春;宋开山;杜嘉;武彦清;王远东;汤旭光;曾丽红;;雪中污染物对积雪光谱的影响研究[J];中国科学院研究生院学报;2011年05期
14 吴传庆;王桥;王文杰;王昌佐;;利用TM影像监测和评价大亚湾温排水热污染[J];中国环境监测;2006年03期
15 李京忠;薛冰;刘永涛;;基于TM的城市热岛效应研究及其应用探讨——以许昌市为例[J];水土保持研究;2011年04期
16 毛亚纯;王永刚;肖建林;;土地变更中的遥感图像处理[J];有色矿冶;2006年04期
17 张兆明;何国金;肖荣波;王威;欧阳志云;;基于RS与GIS的北京市热岛研究[J];地球科学与环境学报;2007年01期
18 吴旭实;彭道黎;;京津风沙源治理工程监测技术体系初探[J];林业调查规划;2009年01期
19 新梅;曹望和;;水热法制备ZnS:Cu,Tm超细X射线发光粉[J];物理学报;2010年08期
20 叶长青;肖荣波;梁颢严;;基于RS与GIS分析广州市热岛空间格局与规划对策[J];广东园林;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杜戈果;赵俊清;胡辉;郭春雨;闫培光;阮双琛;;掺铥(Tm~(3+))双包层光纤激光器研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
2 王姗姗;李闯;;方同轴线TM模研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
3 David Chiu;;Editorial Manager(tm) for Molecular Biotechnology Manuscript Draft[A];中国(第七届)肿瘤微创治疗学术大会暨世界影像导引下肿瘤微创治疗学会成立筹备大会论文汇编[C];2011年
4 张培琨;何庆声;张纪岳;;TM光束在单层弱吸收Ⅱ型界面上反射时的纵向位移[A];数学·力学·物理学·高新技术交叉研究进展——2010(13)卷[C];2010年
5 万术海;张金恒;裴亮;吕永亮;李大鹏;;大沽河流域TM影像典型地物最优波段组合选择方法的研究[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
6 李艳琴;王育华;;新型高亮度橙黄色长余辉发光材料Sr_3Al_2O_5Cl_2:Eu~(2+),Tm~(3+)[A];第八届博士生学术年会论文摘要集[C];2010年
7 肖瑶;王艳慧;尹川;;基于TM影像的北京城区近20年土地利用变化研究[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
8 李卫国;王纪华;黄文江;郭文善;;利用TM遥感进行冬小麦产量分级监测预报[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
9 谢元礼;范熙伟;韩涛;段汉明;刘辉;王懿;;基于TM影像地表温度反演的兰州市热岛效应时序分析[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
10 朱峰;邹辉培;李传荣;;基于TM遥感图像的水体提取[A];第十三届华东六省一市测绘学会学术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴春婷;单掺Tm~(3+)激光器频率锁定技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 刘纯;石墨烯与拓扑绝缘体2μm波段被动调Q双包层掺Tm~(3+)光纤激光器的研究[D];厦门大学;2014年
3 李林军;Tm,Ho激光器及其泵浦8~10μm ZnGeP_2光学参量振荡器的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 周仁来;全光纤掺Tm~(3+)脉冲激光器及放大器的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
5 宋成伟;掺Tm~(3+)硅基光纤布拉格光栅的飞秒激光刻写技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 石峰;β-NaREF_4: Yb,Tm纳米发光材料的合成及其强紫外光发射的研究[D];吉林大学;2012年
7 何英彬;基于MODIS与TM的冷害影响水稻产量评估研究[D];中国农业科学院;2007年
8 孔娜;mChIL-18基因与IBDV VP2基因或AIV HA1基因在pFastBac~(TM) Dual中的共表达及其免疫原性研究[D];山东农业大学;2011年
9 王凌;苹果树花期叶/冠N、P营养状况的卫星遥感反演研究[D];山东农业大学;2012年
10 黄庆捷;Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺材料制备与激光性能研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王少华;在g~(TM,ε)度量下子流形的基本公式和基本方程[D];东北师范大学;2011年
2 梁博;应用TM影像提取珠海城市建筑用地方法的研究[D];太原理工大学;2010年
3 李金亚;基于TM数据的草原沙化遥感监测方法研究与应用[D];中国农业科学院;2011年
4 徐定;基于TM的密云县森林郁闭度遥感估测[D];北京林业大学;2013年
5 孙盼;TM_(01)模介质腔体滤波器的设计[D];华中科技大学;2013年
6 李增兵;基于TM图像植被指数的耕地地力状况反演研究[D];山东农业大学;2013年
7 武鹏飞;基于TM影像的北京市城市热岛效应及其影响研究[D];北京林业大学;2010年
8 张爱荣;TM广告公司创意型员工工作设计研究[D];山西大学;2011年
9 苏尔慈;基于1560nm泵浦源的掺Tm~(3+)光纤激光器的研究[D];北京交通大学;2013年
10 钟振威;TM种植体的应力分析[D];华南理工大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 重明;多力多滋TM,打造2008的“飙文化”[N];国际商报;2008年
2 张辉;莱卡TM冠名魔法天裁 欲确立中国时尚产业推手地位[N];中国服饰报;2010年
3 ;TM+MT是一种出路[N];中国计算机报;2002年
4 安妮;WOW~TM联盟新亮相[N];国际经贸消息;2002年
5 ;中兴通讯:HSPA MX~(TM)倍速技术[N];通信产业报;2008年
6 本报记者 张兰;美国超导借SolarTie~(TM)并网解决方案撬动太阳能市场[N];机电商报;2011年
7 小文;NatureWorks将生产高性能Ingeo~(TM)和丙交酯[N];中国服饰报;2011年
8 陈蕾;emoi推出由伊士曼Tritan~(TM)共聚聚酯材料制造的不含双酚A的环保产品[N];中国包装报;2010年
9 ;阿尔卡特智能网@智能网Internet ̄TM新世界的智能网业务[N];通信产业报;2000年
10 记者 王兵;中国联通:搭起“ATM+IP”多业务平台[N];人民邮电;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978