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***离子

激光工作物质通过***离子粒子数反转来实现激光操作。常用于活化离子的元素有：稀土金属离子(二价或三价)；渡族金属离子；锕系金属离子。

(1)稀土金属离子。

稀土元素是门捷列夫元素周期表第三亚组的15种镧系元素，原子序数从57到71不等。从19世纪末开始，稀土元素被用于制造蒸汽灯罩、燧石和弧光灯碳棒等初级应用产品，现在广泛应用于彩电屏幕、三基色节能灯、绿色高能可充电电池、汽车尾气净化催化剂、计算机驱动器、核磁共振成像器、固态激光器、光纤通信和磁悬浮列车等高科技领域。

Tm:YAP晶体荧光谱及荧光寿命？中国香港小细棒TmYAP

掺Tm3钨酸盐晶体是近年来研究较多的一种激光晶体。常见的有Tm:KY(WO4)2(Tm:KYW)、Tm:KGd(WO4)2(Tm:KGdW)、Tm:KLu(WO4)2(Tm:KLuW)等。KReW属于单斜双轴晶体，其作为激光基质的优点是：离子间距大，易于实现高浓度掺杂，猝灭浓度低。吸收发射峰宽，吸收发射截面大。3H63H4的吸收峰在800nm后达到峰值，更有利于使用商用二极管作为泵浦源，而较大的增益截面和较短的上能级寿命有利于被动锁模激光实验。掺Tm3钨酸盐晶体的激光实验***在KYW晶体上进行。2002年，Batay  L  E等人报道了二极管泵浦的Tm:KYW晶体的连续可调激光输出，最大功率为1.8W[51]。同年，他们在Tm:KYW晶体中实现了被动调Q激光输出，比较大脉冲能量约为4J，**窄脉冲宽度为55ns[48]。2004年，Petrov等人在Tm:KGdW中实现了1790-2042nm的宽调谐激光输出[47]。2006年，该团队采用Ti:蓝宝石802nm作为激发源，实现了1.95m的激光输出，最大输出功率为4W，比较大倾斜效率为69%，调谐范围为1800~1987nm，是目前掺Tm3钨酸盐晶体的比较好激光实验结果甘肃TmYAP推荐货源Tm:YAP晶体的激光实验研究。

通过已知的发射截面和吸收截面，可由下式对增益截面进行估算[76]：

                        (4-4)

该公式中，σg(λl)表示在某一激光波长λl处的增益截面，β表示处于激发态的粒子占总粒子的分数，σem(λl)和σabs(λl)则分别表示激光波长处的发射截面和吸收截面。

图4-21  5at%Tm:YAP晶体E//a方向增益截面

计算所得增益截面如图4-21，可见Tm:YAP晶体E//a方向具有宽且平缓的发射峰，以β=0.5为例，从1756nm至2150nm范围内增益截面均为正值，这说明Tm:YAP在2mm波段将具有宽调谐特性。增益截面峰值为1934nm，当β=0.5时，该峰值达到2.08×10-21cm2。

1 Tm:YAP晶体研究

Tm:YAP晶体的生长通过提拉法生长了透明、完整不开裂、内部无包裹物、散射少的的高光质量Tm:YAP单晶，其中1at%、4at%、5at%、15at%Tm:YAP颜色随浓度增加而加深从淡黄色到棕黄色，而3at%Tm:YAP呈深黄色，如图 41所示。晶体毛坯尺寸分别为：1at% Tm:YAP晶体Φ35×80mm3，3at% Tm:YAP晶体Φ30×90mm3，4at% Tm:YAP晶体Φ35×80mm3，5at% Tm:YAP晶体Φ35×85mm3，15at% Tm:YAP晶体Φ30×56mm3。.............................. Tm:YAP晶体的光谱性能多少？

4at%Tm:YAP激光实验在同样条件下进行，输出耦合镜的透射率为10%，样品尺寸为3×3×5mm3，垂直c向切割。达到阈值所需要的泵浦功率约4.4W，当泵浦功率为24W时，实现最大功率8.1W的激光输出，波长1.935mm，斜效率达42%，如图4-24。

5at%Tm:YAP晶体在同样的泵浦功率密度下，晶体端面发生脆裂，这可能与5at%Tm:YAP晶体局部吸收功率过高以及热力学性能较差有关。 Tm:YAP晶体的吸收谱。中国香港小细棒TmYAP

由以上激光实验结果来看，4at% Tm:YAP晶体激光性能比较好，因此我们认为在我们所生长的Tm:YAP晶体中，4at%为比较好化的掺杂浓度。

Tm:YAP和Tm:LSO两微米波段激光晶体生长、光谱和激光性能的研究.中国香港小细棒TmYAP

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