Tm3+/Ho3+掺杂的Gd3Ga5O12～2.0μm波段红外激光晶体的生长和性能研究

人工晶体学报, 2011, 40(1): 1-6.

Tm3+/Ho3+掺杂的Gd3Ga5O12～2.0μm波段红外激光晶体的生长和性能研究

王燕 ^1, , 涂朝阳 ^2, , 周涵 ^3, , 李坚富 ^4, , 游振宇 ^5, , 朱昭捷 ^6,

1.中国科学院福建物质结构研究所,中国科学院光电材料化学与物理重点实验室,福州,350002;中国科学院研究生院,北京,100049

2.中国科学院福建物质结构研究所,中国科学院光电材料化学与物理重点实验室,福州,350002

3.中国科学院福建物质结构研究所,中国科学院光电材料化学与物理重点实验室,福州,350002

4.中国科学院福建物质结构研究所,中国科学院光电材料化学与物理重点实验室,福州,350002

5.中国科学院福建物质结构研究所,中国科学院光电材料化学与物理重点实验室,福州,350002

6.中国科学院福建物质结构研究所,中国科学院光电材料化学与物理重点实验室,福州,350002

基金项目: 福建省科技计划重点研究项目(2007H0037) 国家自然科学基金(50902129;61078076)

关键词： GGG , 晶体生长 , 光谱性能 , ～2.0 , μm激光特性

Study on Growth and Properties of Tm3+/Ho3+ Doped Gd3Ga2O12～2.0 μm Infrared Laser Crystal

采用提拉法生长了最大尺寸为φ25mm×(30～40)mm优质透明的Tm3+:GGG、Yb3+/Tm3+:GGG、Cr3+/Tm3+:GGG、Tm3+/Ho3+:GGG和Cr3+/Tm3+/Ho3+:GGG共五种晶体.在室温下测试了这些晶体的吸收光谱、荧光光谱及荧光衰减曲线等,详细研究了光谱性能,对部分晶体进行了Judd-Ofelt理论计算,得到强度参数等重要的光谱参数.计算了～2.0μm附近荧光峰值波长处相应的能级跃迁的发射截面、量子效率等.研究表明:Yb3+和Cr3+的掺入分别使得Tm:GGG晶体在980nm附近和451 nm、628 nm附近的吸收大大增强,有利于商业激光二极管和闪光灯泵浦.在Tm激活的Tm3+:GGG、Yb3+/Tm3+:GGG、Cr3+/Tm3+:GGG晶体中,～2.0μm波段附近发射强度和发射截面值最大的峰值对应的波长为2000nm;而在Ho激活的Tm3+/Ho3+:GGG和Cr3+/Tm3+/Ho3+:GGG晶体中,发射强度和发射截面最大的峰值对应的波长为2080 nm.用氙灯抽运键合的尺寸为φ5mm×45mm Cr3+/Tm3+/Ho3+:Gd3+ Ga5 O12晶体,在2.086～2.102μm波段实现了平均功率为170 mw的激光输出.

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