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随着发射波长为0.9-1.1μm的大功率LD泵浦源的出现,适应此波段的掺Yb3+离子激光晶体成为研究热点。作为能级结构最简单的激活离子,Yb3+离子具有比Nd3+离子更为优异的特点,更有利于固体激光器的小型化。本文研究了Yb3+: (Sr1-xCax)3Gd(BO3)3晶体和Er3+/Yb3+: Sr3Gd(BO3)3晶体的生长、光谱性能及其激光特性。采用提拉法又称丘克拉斯基(Czochalski J.)法,生长出了Yb3+: (Sr0.9Ca0.1)3Gd(BO3)3、Yb3+: (Sr0.8Ca0.2)3Gd(BO3)3、Yb3+: (Sr0.7Ca0.3)3Gd(BO3)3、Er3+/Yb3+: Sr3Gd(BO3)3大晶体。Yb3+: (Sr0.9Ca0.1)3Gd(BO3)3、Yb3+: (Sr0.8Ca0.2)3Gd(BO3)3、Yb3+: (Sr0.7Ca0.3)3Gd(BO3)3晶体基本呈无色透明。Er3+/Yb3+: Sr3Gd(BO3)3晶体呈粉红色,晶体无开裂。采用ICP-AES法测量Yb3+: (Sr0.9Ca0.1)3Gd(BO3)3晶体中Yb3+离子的浓度和Er3+/Yb3+: Sr3Gd(BO3)3晶体中Er3+离子和Yb3+离子的浓度。计算出Yb3+离子在Yb3+: (Sr0.9Ca0.1)3Gd(BO3)3晶体中的分凝系数为0.951;Er3+离子和Yb3+离子在Er3+/Yb3+: Sr3Gd(BO3)3晶体中的分凝系数分别为0.99,0.977。在室温下,测量了Yb3+:(Sr0.9Ca0.1)3Gd(BO3)3、Yb3+: (Sr0.8Ca0.2)3Gd(BO3)3、Yb3+: (Sr0.7Ca0.3)3Gd(BO3)3晶体的偏振吸收谱、荧光谱以及荧光寿命。其中Yb3+: (Sr0.8Ca0.2)3Gd(BO3)3晶体具有最佳的光谱性能和激光参数,它的最强吸收峰在975nm处,σ谱的吸收跃迁截面为σabs=2.53×10-21cm2;π谱的吸收跃迁截面为σabs=3.55×10-21cm2,半峰宽为9nm。在1012nm处,π谱的发射跃迁截面为σem=2.30×10-21cm2。荧光寿命τf=2.12ms。它的临界反转百分数、泵浦饱和光强和最小吸收泵浦光强分别为:βmin=4.5%、Isat=27.2kW/cm2、Imin=1.22 kW/cm2。在室温下,测量了Er3+/Yb3+: Sr3Gd(BO3)3晶体的偏振吸收谱、荧光谱以及荧光寿命。Er3+/Yb3+: Sr3Gd(BO3)3晶体的主要吸收谱带位于850-1050nm处,该吸收带是Er3+离子4I15/2-4I11/2跃迁和Yb3+离子2F7/2-2F5/2跃迁共同产生的。σ谱主要吸收峰975nm处的吸收截面为4.85×10-21cm2,它的半峰宽(FWHM)为14nm;л谱975nm处的吸收截面为4.34×10-21cm2,它的半峰宽(FWHM)为12nm。主要发射带位于1500-1600nm区域,其对应于Er3+离子4I13/2-4I15/2能级之间的跃迁。它的荧光寿命为1.29ms。