貴州溫梯法生長YbYAG晶體

來源: 發(fā)布時間:2022-04-28

YbYAG晶體主要特點:簡單的電子結(jié)構(gòu)排除了激發(fā)態(tài)吸收和各種有害的猝滅過程。940 nm寬吸收帶2F5/2鐿能級的壽命。低量子缺陷??筛鶕?jù)要求提供定制。YbYAG晶體主要應(yīng)用:材料加工,微加工,焊接,切割。高功率薄盤激光器。YbYAG晶體技術(shù)特性:吸收峰波長942nm。峰值吸收截面7,7×10-21厘米2。峰值吸收帶寬18nm。激光波長1030nm。壽命2F5/2鐿能級950μs。發(fā)射截面@1030nm 2,1×10-20厘米2。折射率@632,8nm 1,83。晶體結(jié)構(gòu)立方體。由于晶體中含有Yb2+,使晶格發(fā)生畸變,不但使晶格缺陷大量增加,而且也對Yb3+的能級結(jié)構(gòu)造成不利影響。導(dǎo)致了370nm和625nm處存在吸收波段和Re-F色心的形成。YbYAG晶體的優(yōu)勢光學品質(zhì)優(yōu)良。貴州溫梯法生長YbYAG晶體

室溫下YbYAG的上轉(zhuǎn)換熒光光譜,此熒光歸因于Yb3+離子的“合作”發(fā)光和Yb3+離子到稀土雜質(zhì)離子的能量轉(zhuǎn)移。測試了YbYAG晶體的X射線熒光,發(fā)光峰對應(yīng)于電荷遷移態(tài)到Y(jié)b3+離子的基態(tài),激光態(tài)間的躍遷。研究了Cr,YbYAG晶體的熒光光譜,討論了Cr4+激光輸出的可能性。YbYAG晶體比NdYAG晶體更適用于產(chǎn)生和放大具有Hz量級重復(fù)頻率的高脈沖能量激光。在相同的半導(dǎo)體泵浦功率下,Yb:YAG泵浦生熱為Nd:YAG的三分之一,就夠很容易的被InGaAs半導(dǎo)體激光器所泵浦,是一種適合LD泵浦的高平均功率和高光束質(zhì)量的發(fā)射1um左右波長的激光材料。貴州溫梯法生長YbYAG晶體YbYAG晶體尺寸大,缺陷密度低。

大芯層尺寸YbYAG晶體波導(dǎo)的設(shè)計,采用無膠鍵合(AFB)技術(shù)制備的晶體波導(dǎo)具有良好的模式限制作用。在考慮模式競爭的情況下,對晶體波導(dǎo)的單橫模條件進行計算,得出在芯層材料為原子數(shù)分數(shù)為1%的YbYAG,內(nèi)包層材料為原子數(shù)分數(shù)為0.5%的ErYAG中,芯層和內(nèi)包層的單橫模厚度范圍。計算結(jié)果表明芯層厚度上限可以增大為傳統(tǒng)計算結(jié)果的1.79倍,為同時實現(xiàn)大模場面積和單橫模輸出提供了理論支持。通過實驗制備出芯層尺寸為320μm×400μm的大芯層尺寸YbYAG晶體波導(dǎo),并將該晶體波導(dǎo)作為增益介質(zhì)搭建了晶體波導(dǎo)激光器,得到了1030nm激光輸出,其較高輸出功率為26 W,斜率效率為31.5%,此時光束質(zhì)量因子為Mx2=1。

激光二極管斜面泵浦的固體板條激光器,它由諧振腔,YbYAG晶體,KTP倍頻晶體和制冷器相互連接組成,其相互連接關(guān)系為,諧振腔由反射膜片和輸出腔片構(gòu)成,在諧振腔內(nèi)依次放置有板條狀YbYAG晶體和KTP倍頻晶體,在板條狀YbYAG晶體兩側(cè)安裝有制冷器,板條狀YbYAG晶體的兩端面均為斜面,激光二極管的發(fā)射光與板條狀YbYAG晶體的前端面形成一入射角。本實用新型可實現(xiàn)接近衍射極限的激光輸出,由于泵浦光全部被材料吸收利用,能獲得較高的激光效率,可實現(xiàn)高效倍頻。高長徑比的YbYAG單晶光纖,展現(xiàn)出的柔性特征將有利于實現(xiàn)全固態(tài)、高緊湊性的高功率激光器件。

大芯層尺寸YbYAG晶體波導(dǎo)的設(shè)計,采用無膠鍵合(AFB)技術(shù)制備的晶體波導(dǎo)具有良好的模式限制作用.在考慮模式競爭的情況下,對晶體波導(dǎo)的單橫模條件進行計算,得出在芯層材料為原子數(shù)分數(shù)為 1%的YbYAG,內(nèi)包層材料為原子數(shù)分數(shù)為0.5%的ErYAG中,芯層和內(nèi)包層的單橫模厚度范圍.計算結(jié)果表明芯層厚度上限可以增大為傳統(tǒng)計算結(jié)果的1.79倍,為同時實現(xiàn)大模場面積和單橫模輸出提供了理論支持。通過實驗制備出芯層尺寸為320 μm×400 μm的大芯層尺寸YbYAG晶體波導(dǎo),并將該晶體波導(dǎo)作為增益介質(zhì)搭建了晶體波導(dǎo)激光器,得到了1030 nm激光輸出,其較高輸出功率為26 W,斜率效率為31.5%,此時光束質(zhì)量因子為 Mx2=1.22, My2=1.05。實驗結(jié)果證明該晶體波導(dǎo)能夠?qū)崿F(xiàn)近衍射極限輸出,引入模式競爭來實現(xiàn)大芯層尺寸晶體波導(dǎo)單橫模輸出的設(shè)計方法可靠。YbYAG晶體具有較高的光輸出和較低的淬滅溫度。福建提拉法生長YbYAG晶體定制

YbYAG晶體的二極管泵浦可以有效降低激光二極管熱管理要求。貴州溫梯法生長YbYAG晶體

YbYAG晶體的熔點達1970℃,為一致熔融化合物,通常采用感應(yīng)加熱熔體提拉法生長:首先將待生長的晶體的原料放在耐高溫的坩堝中加熱直至熔化,調(diào)整爐內(nèi)溫度場,使熔體上部處于過冷狀態(tài)。然后在籽晶桿上安放所需籽晶,并讓籽晶接觸熔體表面。當籽晶表面稍熔后,慢慢向上提拉并轉(zhuǎn)動籽晶桿,提拉速率為0.5~1mm/h、轉(zhuǎn)速為8~12r/min。使熔體處于過冷狀態(tài)而結(jié)晶于籽晶上,生長出我們所需要的晶體。希望以上的一些相關(guān)的介紹能夠?qū)δ阌幸恍椭YF州溫梯法生長YbYAG晶體

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