本文關(guān)鍵詞：Nd:YSAG單晶的結(jié)構(gòu)、光譜和激光性能　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：Nd:YAG晶體是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的激光工作物質(zhì),是高功率固體激光的首選激光工作介質(zhì),其有著高效率、低閾值、熱學(xué)和機械性能優(yōu)良等優(yōu)點。但Nd3+離子在YAG中的有效分凝系數(shù)僅為0.2,在制備大體積高均勻性激光工作物質(zhì)時成為重要的制約因素;同時該晶體的抗輻射性能也很差,影響了其在空間激光中的應(yīng)用,另外Nd3+離子在高摻雜時會引起激光效率降低,且熒光譜線較窄,難以實現(xiàn)皮秒激光輸出。在YAG晶體中通過Sc3+離子部分取代Al3+離子,可提高Nd3+離子的有效分凝系數(shù),緩解高摻雜時的濃度猝滅,且仍能保持優(yōu)良的激光性能。因此,本文以Nd:YSAG晶體為研究對象,研究了它的晶體生長工藝,檢測了晶體質(zhì)量,測定了它的分凝系數(shù)及晶體結(jié)構(gòu),研究了它在γ射線輻照前后的光譜和激光特性,主要結(jié)果如下:1)初步獲得了 Nd:YSAG晶體的生長工藝,制備了 030mm×60mm的(1.55 at.%)Nd:YSAG晶體,X射線搖擺曲線半高全寬0.05。,結(jié)晶完整性較好;Nd3+離子在YSAG中的有效分凝系數(shù)為0.35,較在YAG中的0.2更有利于生長高均勻性大尺寸激光晶體。2)用Rietveld精修方法給出了 Nd:YSAG的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。Nd:YSAG屬空間群Ia3d,晶格參數(shù)a=12.2582A,Nd和Y占據(jù)Wykoff位置24c,Sc、Al、O原子分別占據(jù) Wyckoff位置 16a、24d、96h,O 原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0.0302,0.0512,0.6564)。3)研究了 Nd:YSAG晶體吸收和發(fā)光性能,Nd:YSAG在808.9nm吸收最強,吸收截面為1.176×10-19cm2,FWHM為2.8nm;它的躍遷強度參數(shù)Ω2、Ω4、Ω6=0.314×10-20cm2、3.78×10-20cm2、4.27×10-20cm2,來自于 4F3/2→4I11/2、4I9/2 的最強發(fā)射峰為 1059nm、942.6nm,發(fā)射截面分別為 1.1×10-19cm2、2.21×10-20cm2,比相應(yīng)的Nd:YAG的躍遷在1064nm、946nm的發(fā)射截面0.98×10-19cm2、2.07×10-20cm2略高,表明Nd:YSAG具有和Nd:YAG相當(dāng)或略好的激光性能。4)通過LD泵浦,在2mm×2mm×6mm的(1.55 at.%)Nd:YSAG晶體中實現(xiàn)了激光輸出,激光閾值為0.85W,斜效率為21.1%,獲得了最高1.1W的激光輸出。5)在10Mradγ射線輻照后,Nd:YSAG在900nm～1500nm波段產(chǎn)生的額外吸收損耗非常小,約為10-2cm-1數(shù)量級,在808nmLD泵浦光處產(chǎn)生的額外吸收損耗約為0.15cm-1,4F3/2能級壽命由輻照前的233μs變?yōu)?25μ3,輻照前的激光輸出斜效率為18.6%,輻照后激光輸出斜效率為18.0%。在這一輻照劑量下,Nd:YSAG的激光輸出的穩(wěn)定性優(yōu)于Nd:YAG。結(jié)果表明Nd:YSAG的激光性能和Nd:YAG相近,但更大的有效分凝系數(shù)更有利于制備高均勻性大尺寸激光晶體元件,同時在10Mrad的γ射線輻照后激光性能穩(wěn)定,初步表明該晶體具有一定的抗輻照性能。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O76;O734

【參考文獻(xiàn)】

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