激光晶体Cr：YAG的生长、光谱与性能研究

摘要

Cr4+：YAG晶体是一种重要的激光晶体。本文采用二价Ca2+离子和Mg2+离子共同作为电荷补偿离子，用丘克拉斯基方法生长出了高光学质量的Cr4+：YAG晶体，原晶呈深绿色，退火后变为深棕色。分析了Cr4+离子的形成过程和二价电荷补偿离子的选择。用X荧光分析法对晶体浓度进行了测试，计算了Cr离子在YAG晶体中的有效分凝系数，其值为2.38。用YX-Ⅰ型定向仪对Cr4+：YAG晶体进行了定向，找出了(111)、(110)和(100)晶面。对晶体的完整性进行了研究，结果表明开裂、组分过冷和位错是影响晶体质量的主要缺陷，退火可以有效地降低位错。用X射线衍射分析了Cr4+：YAG晶体的结构，证实了其结构为立方晶系，Ia3d空间群。 测试了Cr4+：YAG晶体的吸收光谱和荧光光谱，分别计算了不同波长处的吸收截面和荧光截面。研究了Cr离子掺杂浓度对吸收光谱的影响，Cr离子浓度越高晶体的吸收系数越大；研究了退火温度对吸收光谱的影响，退火能有效促进Cr3+向Cr4+转变，而在1300℃退火效果较好。对Cr4+：YAG晶体荧光光谱的研究显示荧光光谱存在各向异性，并对其进行了分析。用晶体场理论对光谱进行了研究，计算了晶体场参数，四配位Cr4+处于弱晶场环境中。用调Q的基本理论分析了Cr4+：YAG晶体的可饱和吸收特性；研究了Cr4+：YAG晶体透过率随入射光强的变化情况，对于透过率为20％的Cr4+：YAG晶体，当入射光强大约为2×105W·cm-2时，透过率T几乎不再改变，吸收趋于饱和。

目录

文摘

英文文摘

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第1章 绪论

第2章 Cr4+：YAG晶体生长

第3章 Cr4+：YAG晶体缺陷的研究

第4章 Cr4+：YAG晶体的光谱研究

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢