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本论文研究了Re3+: Sr3Gd2(BO3)4(Re=Nd/Yb、Er/Yb、Er、Tm)系列晶体的生长、光谱性质、部分的物理性质及Nd3+/ Yb3+: Sr3Gd2(BO3)4晶体的激光性能。
采用提拉法(Czochralski)分别生长出尺寸为φ40×15mm3、φ25×15mm3、φ50×20mm3和φ25×17mm3的R3+: Sr3Gd2(BO3)4(R=Nd/Yb、Er/Yb、Er、Tm)系列晶体。
研究了Re3+: Sr3Gd2(BO3)4(Re=Nd/Yb、Er/Yb、Er、Tm)系列晶体的吸收谱、荧光谱以及荧光寿命。根据J-O理论、RM方法或F-L方法分别计算了它们的光谱参数。
Nd3+/Yb3+:Sr3Gd2(BO3)4晶体在807nm处有强吸收峰，其半峰宽(FWHM)为23nm，吸收跃迁截面为σa=2.95×10-20cm2，在1014nm处的发射截面为σe=1.57x10-20 cm2。荧光寿命为可(Nd3+)=46.37μs；τf(Yb3+)=881.63μs。荧光量子效率为1=19.5％。Nd3+→Yb3+间的能量转换速率k=19.75 ms-1，能量转换效率η=0.92。Er3+/Yb3+:Sr3Gd2(BO3)4晶体在977nm处有强吸收峰，其半峰宽(FWHM)为11.08nm，吸收跃迁截面为1.67×10-20cm2，荧光寿命为τf=0.646ms。Er3+:Sr3Gd2(BO3)4晶体在522nm处有强吸收峰，在1536nm处的荧光寿命是τf=600μs。Tni3+：Sr3Gd2(BO3)4晶体在789nm处有个强峰，半高宽(FWHM)为37nm，吸收跃迁截面为σa=0.79×10-20 cm2，在1462nm的发射跃迁截面为σe=13.075×10-21 cm2。
研究了氙灯泵浦的Nd3+/Yb3+: Sr3Gd2(BO3)4晶体的脉冲激光特性。当输出镜的透过率为10.701％时，在氙灯输入能量为27.77J时，获得了31.4mJ的输出，斜效率ηs。为0.235％，总效率η0为0.235％，激光阈值为2.088J。