YGdVO4混晶的生长与性能研究

论文摘要

激光二极管泵浦的固体激光器（DPSSL）具有体积小、寿命长、全固化、泵浦效率高、输出稳定等优点,被广泛应用于军事、医疗、光通讯、材料加工、激光测距和激光核聚变等领域。激光工作物质决定着激光器的性能及其应用价值,寻求适合LD泵浦的激光工作物质是提高DPSSL效率的一个非常关键的因素,因而,探索性能优异的激光材料成为研究全固态激光器的热点之一。钒酸盐系列晶体被证明是性能优良的激光工作物质。钒酸钇钆晶体（YGdVO4）是一种性能优良的激光基质材料,具有吸收谱带宽、热导率高、泵浦阈值低等特点,可应用于激光二极管来产生高功率的激光。Yb3+离子和Er3+离子根据其各自的特点,在稀土离子中有着明显的优势。目前,对以YGdVO4晶体为基质,单掺Yb3+离子和双掺Yb3+、Er3+离子的晶体研究的还很少,也很不全面,有必要开展对Yb:YGdVO4晶体和Er,Yb:YGdVO4晶体的研究工作。本论文对Yb:YGdVO4晶体和Er,Yb:YGdVO4晶体的原料合成、晶体生长、晶体结构、热学性质、光学性质和晶体缺陷进行了系统的研究和讨论。本文采用液相法合成了多晶粉末原料,并对其进行了表征。用提拉法生长了一系列的晶体,并讨论了与晶体生长相关的一些因素,建立了一套先进的温场控温系统。分析了晶体的结构和生长形貌,用X射线粉末衍射法测定了晶体的结构,计算了晶胞的参数,并讨论了离子掺杂对晶胞参数的影响。用X射线荧光法测量了晶体中的组分,并计算了各离子的分凝系数。浮力法测量了晶体的密度。用激光脉冲法测量了晶体的热扩散系数,比较了晶体a轴和c轴的热扩散系数随温度的变化关系。测量了晶体不同方向的热膨胀系数。室温条件下,在3001800 nm波段范围测试了晶体的吸收光谱。用光学显微术和化学腐蚀的方法观察和研究了晶体中存在的主要缺陷,分析了这些缺陷形成的机理,提出了一些减少缺陷的措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 激光的发展
• 1.2 LD 泵浦固体激光器的发展
• 1.3 激光晶体的发展
• 1.3.1 激光基质与激活离子
• 1.3.2 钒酸盐晶体
• 4基质晶体'>1.3.2.1 YVO₄基质晶体
• 4 基质晶体'>1.3.2.2 GdVO₄基质晶体
• 4 基质晶体'>1.3.2.3 YGdVO₄基质晶体
• 1.4 论文构思
• 参考文献
• 2 原料的合成和表征
• 2.1 实验试剂
• 2.2 液相法合成原料
• 2.3 高纯原料合成的关键
• 2.4 原料表征
• 2.4.1 红外光谱分析
• 2.4.2 X 射线粉末衍射
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 3 晶体生长
• 3.1 提拉法生长晶体的装置
• 3.2 生长工艺
• 3.3 影响晶体生长的因素
• 3.3.1 坩埚
• 3.3.2 温场
• 3.3.3 生长气氛
• 3.3.4 生长界面
• 3.3.5 生长速率
• 3.3.6 晶体的转动
• 3.3.7 籽晶和放肩过程
• 3.3.8 晶体的退火
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 4 晶体基本参数的测定
• 4.1 晶体结构
• 4.1.1 晶体的生长形貌
• 4.1.2 X 射线粉末衍射
• 4.2 晶体组分分析和分凝效应
• 4.3 密度的测量
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 5 晶体的热学和光学性质
• 5.1 晶体的热学性质
• 5.1.1 热膨胀系数的测量
• 5.1.2 比热
• 5.1.3 晶体的热扩散系数
• 5.2 晶体的光学性质
• 5.2.1 晶体的吸收光谱
• 5.2.1.1 吸收光谱的基本原理
• 5.2.1.2 吸收光谱的测定
• 4晶体的吸收光谱'>5.2.2 Yb:GdYVO₄晶体的吸收光谱
• 4 晶体的吸收光谱'>5.2.3 Er,Yb:GdYVO₄晶体的吸收光谱
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 6 晶体的缺陷研究
• 6.1 样品制备
• 6.2 实验结果和讨论
• 6.2.1 开裂
• 6.2.2 位错
• 6.2.3 包裹物
• 6.2.4 色心
• 6.2.5 台阶面
• 6.3 缺陷的影响因素及其克服
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 7 结论
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间发表的论文目录