鐿摻雜鎢酸釔鉀晶體(Yb:KY(WO_4)_2,簡稱Yb:KYW)是一種適合LD泵浦的固體激光工作物質,具有量子缺陷低,光-光轉換效率高的優(yōu)點。本文以K_2W_2O_7作為助熔劑,采用頂部籽晶提拉法生長出Yb_x:KY_(1-x)W晶體(x=0.05,0.10,0.15,0.20),研究了拉速、轉速對晶體生長的影響,確定了晶體生長的最佳工藝參數(shù)。將生長出的晶體切割、拋光后,進行了一系列結構與光譜性能測試,結果表明,KYb_xY_(1-x)W晶體具有良好的熱穩(wěn)定性和高的結晶性能。Yb~(3+)離子在KYb_xY_(1-x)W晶體中的分凝系數(shù)接近1,隨著Yb~(3+)離子摻雜濃度的增加,KYb_xY_(1-x)W晶體的密度逐漸增加(6.58-6.69g/cm~3),硬度逐漸減小(431-381N/mm~2)。KYb_xY_(1-x)W晶體在980nm處有最大的吸收截面和發(fā)射截面,同時晶體的發(fā)射峰有明顯的紅移現(xiàn)象。計算了晶體激光性能參數(shù),計算結果表明KYb_(0.05)Y_(0.95)W晶體在1034 nm處具有最大的增益截面,其最小泵浦強度參數(shù)I_(min)為1.214KW·cm~(-2)。連續(xù)激光實驗中,KYb_(0.05)Y_(0.95)W晶體實現(xiàn)了1.31W的連續(xù)激光輸出,對應斜效率44.8%,光-光轉換效率24.81%;KYb_(0.10)Y_(0.90)W晶體在輸出耦合鏡透過率1%,吸收泵浦功率達到8.802W時得到最大輸出功率1.643W,對應斜效率32.9%,光-光轉換效率22.01%;KYb_(0.15)Y_(0.85)W晶體和KYb_(0.20)Y_(0.80)W晶體斜效率均為23.0%,輸出效率趨于飽和。
【學位單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O734
【部分圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒 論1.1 研究背景激光作為 20 世紀四大發(fā)明之一，于 20 世紀 60 年代應運而生[1]，在這之后的五十多年，研究人員對激光材料和激光技術進行了深入的研究。與普通光源相比，由于激光具有單色性好、方向性好、相干性優(yōu)和能量集中的優(yōu)勢[2]，被廣泛的應用在科研技術、先進制造業(yè)、醫(yī)療和軍事等領域[3-5]，如圖 1.1 所示。

激光晶體發(fā)展的四大主流方向

圖 1.4 KYW 晶體結構圖KYW 晶體的結構如圖 1.4 所示。 KYW 晶體的晶胞參數(shù)為： a=1.064nm=1.035nm，c=0.754nm，β=130.5°，z=4，3 個晶體軸長度 a≠b≠c，屬于單斜低對系，空間群為 C2/c[23]。KYW 晶體結構上的低對稱性，使得晶體具有明顯的各向，又由于 KYW 晶體中稀土離子 Y3+離子和 K+離子在晶體中的相互位置并不固定而晶體具有無序結構。當激活離子摻雜到 KYW 晶體中取代 Y3+離子時，該無序的光譜會被非均勻加寬[24]，繼而晶體會有更寬的吸收光譜從而有利于對泵浦光源收，增強發(fā)光。外，KYW 晶體中的(WO4)2-基團能夠將吸收的能量傳遞給摻雜的稀土離子，從而步提高發(fā)光效率。此外，KYW 晶體對稀土離子具有很好的匹配性，可以實現(xiàn)稀子的高濃度摻雜，這是因為 KYW 晶體本身的無序結構減小了摻雜離子半徑失配的不利影響，又由于晶體中 W-O 鍵的共價鍵效應的存在減弱了稀土離子的熒光猝滅效應，使 KYW 晶體具有高摻雜能力[24-26]。KYW 晶體具有較高的發(fā)射截面，良好的物理機械性能以及優(yōu)秀的激活離子匹

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本文編號：2825615