论文部分内容阅读
本论文主要研究了Ca0.86Sr1.14Nb2O7和Re3+∶CaSrNb2O7(Re=Yb，Nd)晶体的多晶原料合成、晶体生长、结构、热学和光谱性质。 采用高温固相法合成了CaSrNb2O7的多晶原料，采用提拉法生长单晶，晶体结构解析确定生长出来的晶体化学式为Ca0.86Sr1.14Nb2O7，结构解析表明此晶体属于正交晶系，具体晶胞参数为a=3.913(A)，b=26.667(A)，c=5.626(A)， Z=4，属于Cmc21空间群。采用Kurtz粉末法测试了所生长晶体的非线性光学倍频效应，结果表明:该晶体的SHG强度大约是KH2PO4(KDP)晶体的3-4倍;其信号强度随晶体粒径的变化趋势与KDP相似，即晶体能够实现相位匹配。热膨胀分析显示晶体的热膨胀表现出一定的各向异性。 生长了掺杂浓度为2at.％ Yb3+∶ CaSrNb2O7晶体，并对其偏振光谱性能进行了测试。Yb3+∶ CaSrNb2O7晶体在974 nm处具有较强吸收，其光学轴X、Y、Z三个方向对应的吸收截面分别为3.22×10-20 cm2，4.80×10-20 cm2和4.65×10-20 cm2;对应的半峰宽(FWHM)为2.8 nm，2.6 nm和3.5 nm;对应的1025nm附近发射谱带半峰宽为63 nm，15.2 nm和64 nm。晶体的块状样品和粉末样品在1025nm处的荧光寿命分别为334.8μs和291.7μs。利用倒易法(Reciprocity method)和Fuchtbauer-Ladenburg公式计算了Yb3+∶CaSrNb2O7晶体在1025 nm附近的发射跃迁截面。根据上述计算得到的光谱参数计算了Isat、βmin和Imin三个重要的激光性能参数。研究结果表明Yb3+∶ CaSrNb2O7晶体有望成为一种新型的激光自倍频晶体。 生长了掺杂浓度为4at.％ Nd3+∶ CaSrNb2O7晶体，并对其偏振光谱性能进行了测试。晶体在804 nm附近有较大较宽的吸收带，非常适合AsGaAl半导体激光泵浦，计算得到其光学轴X、Y、Z三个偏振方向对应的吸收截面分别是1.37×10-20 cm2、2.05×10-20 cm2和2.23×10-20 cm2，对应的半峰宽(FWHM)分别是20.7 nm、14.2 nm和16.2 nm;从晶体的室温偏振荧光谱中可见该晶体在1020～1177nm之间有一比较宽的发射峰，发射峰值均位于1068 nm，半峰宽(FWHM)为24.5nm、24.5 nm和20.8 nm，发射截面分别为3.07×10-20cm2、3.32×10-20cm2和3.03×10-20cm2，晶体的块状样品在1064 nm处的荧光寿命为201.8μs，此晶体较大的发射截面和较大的荧光寿命，将有利于器件的输出功率和输出能量的提高。应用J-O理论计算出了Nd3+∶CaSrNb2O7晶体的唯象参数Q（λ）（λ=2，4，6），其值为:Q2=4.196×10-20cm2，Ω4=3.778×10-20cm2，Q6=3.120×10-20cm2。由计算得到的辐射寿命为203.7μs。研究结果表明Nd3+∶CaSrNb2O7晶体有望成为一种新型的激光自倍频晶体。