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探索具有宽发射光谱的Yb3+激光材料是发展全固态超短脉冲激光、高平均功率全固态激光的重要课题;Nd3+具有理想的四能级系统,低对称晶场有利于解除晶场中电子的电偶极子跃迁的宇称禁戒,提高跃迁几率,以获得宽吸收、宽发射的高效发光材料。论文对具有宽发射光谱的Yb3+:Gd2GeMoO8和三斜晶系的Nd3+:BiNbO4的材料制备、晶体生长、结构和光学性能等进行了研究,主要研究工作和结果如下:
1.采用助熔剂法首次成功生长了尺寸为5mm×3mm×3mm的Gd2GeMoO8和Yb3+:Gd2GeMoO8;用Rietveld全谱拟合方法确定了它们的结构参数;研究了它们的吸收光谱、光致发光和荧光寿命,计算了Yb3+跃迁几率、电偶极和磁偶极跃迁线强、发射截面。
2.确定了Yb3+在Gd2GeMoO8中的能级结构,对其能级进行了拟合,误差为8.8cm-1;给出了它的晶场参数和旋轨耦合参数,可用来计算能级和波函数。
3.用提拉法生长了三斜晶系的Nd3+:BiNbO4晶体,制备了正交晶系的Nd3+:BiNbO4多晶。用Rietveld法精修了它们的结构,得到了掺杂后的原子坐标和晶胞参数。
4.研究了三斜晶系的Nd3+:BiNbO4晶体透过率、吸收光谱和荧光光谱,主要结果为:
(1)计算了Nd3+:BiNbO4晶体从920nm到1320nm透明波段的折射率,给出了折射率的Sellmeier方程;
(2)Nd3+:BiNbO4的吸收边位于380-820nm;在500-1000nm范围内,吸收峰主要来自Nd3+离子的特征吸收。
(3)在808nm的光激发下,发光较弱,而885nm光激发下的发光很强,表明Nd3+:BiNbO4更适于用880nm左右的LD作为激光泵浦源。