Yb：YAG激光晶体双色荧光现象的研究

论文摘要

yb3+的电子构型仅有一个基态和激发态,无激发态吸收和上转换,YAG有优良的机械性能,Yb3+离子吸收带宽,能与InGaAs二极管泵浦源有效的耦合,可以实现高浓度的掺杂,使Yb:YAG晶体成为一种有前景的晶体。本文的内容主要包括以下几个方面:1.简述了LD泵浦的掺Yb3+全固态激光器的优点和发展现状。介绍了LD泵浦固体激光器的两种主要耦合方式:端面泵浦和侧面泵浦。2.详细讨论了Yb:YAG激光晶体的光学和物理特性。详细讨论了稀土离子的发光机制。3.在半导体InGaAs激光激发Yb:YAG晶体的荧光中,有一组位于460～494 nm的可见荧光。分析了这些可见荧光产生的原因,指出它不同于红外荧光的发光机理,是一种离子对的合作吸收和发射。两个离子耦合成的离子对产生的可见荧光,其强度随激发功率的平方变化。提高晶体中离子对的密度,可见荧光可以得到增强。4.在InGaAs激光二极管的泵浦下,掺杂浓度为6%的Yb:YAG晶体,得到485 nm的蓝光激光输出。激光腔为半共焦平凹腔,腔长25mm。在10W功率泵浦下,输出功率472μW,光束发散角为9.5 mrad。激光输出峰值波长为485.81 nm,半宽度为1.1nm,其它还有几个次峰位于471.90 nm、494.63 nm、460.23 nm和480.38 nm。分析了激光产生的机理,认为是Yb3+对的合作吸收和发射。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 Yb:YAG激光晶体的国内外发展情况介绍
• 1.2 LD泵浦固体激光器的基本特性
• 1.2.1 与闪光灯泵浦比较
• 1.2.2 与激光二极管直接泵浦比较
• 1.3 半导体激光器泵浦的耦合方式
• 1.3.1 端面（纵向）泵浦（End-pumping）
• 1.3.2 侧面（横向）泵浦（Side-pumping）
• 1.4 Yb:YAG晶体双色荧光的应用
• 1.4.1 三维立体显示
• 1.4.2 荧光防伪与安全识别
• 1.4.3 高密度存储
• 1.4.4 水下无线光通信
• 第二章 基本理论
• 2.1 稀土元素电子结构和能级
• 3+激光晶体的特点'>2.2 掺Yb³⁺激光晶体的特点
• 2.2.1 Yb:YAG晶体的基本性质
• 2.2.2 Yb:YAG晶体的优点
• 2.3 稀土离子的发光机制
• 2.3.1 激发态吸收（ESA,Excited State Absorption）
• 2.3.2 连续能量转移（SET,Successive Energy Transfer）
• 2.3.3 合作上转换（CU,Cooperative Upconversion）
• 2.3.4 交叉驰豫（CR,Cross Relaxation）
• 2.3.5 直接双光子吸收（TPA,Two Photon Absorption Excitation）
• 2.3.6 光子雪崩上转换（PA,Photon Avalanche Upconversion）
• 2.3.7 合作发光（CL,Cooperative Luminescence）
• 第三章 Yb:YAG晶体双色荧光谱的研究
• 3.1 实验装置
• 3.1.1 半导体激光器
• 3.1.2 耦合透镜组
• 3.2 吸收光谱的测量
• 3.3 Yb:YAG晶体荧光光谱分析
• 第四章 Yb:YAG晶体蓝色荧光的振荡放大研究
• 4.1 实验装置
• 4.2 谐振腔的选择
• 4.3 实验分析
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢