Команда Science Island добилась нового прогресса в области градиентной концентрации кристаллов Nd:YAG и Nd:GdYAG и исследованиях производительности лазеров

Недавно группа исследователя Чжан Цинли из Института Аньгуан Института материалов Хэфэй Китайской академии наук и группа исследователя Цзян Хайхэ из Института здравоохранения Китайской академии наук продолжили сотрудничество в изучении роста лазерных кристаллов с градиентной концентрацией и производительности лазера, а также Выращенные лазерные кристаллы Nd:YAG и Nd:GdYAG с различными градиентными концентрациями с использованием везикулоподобного метода, а производительность лазера Nd:GdYAG лучше, чем у кристалла Nd:YAG с приблизительной градиентной концентрацией, и соответствующие результаты исследований были опубликованы в " Градиентно-концентрационный лазерный рост кристаллов». Nd:GdYAG обладает лучшими лазерными характеристиками, чем Nd:YAG с приблизительной градиентной концентрацией, а результаты соответствующих исследований были опубликованы в журнале Optics and Laser Technology, всемирно известном ведущем журнале по оптике, под заголовком «Рост и лазерные характеристики Nd:YAG». Серия «Кристаллы с градиентной концентрацией».
На характеристики люминесценции активированных ионов в лазерных кристаллах обычно влияют такие факторы, как лиганды и кристаллические поля в матричных кристаллах. Структура энергетических уровней ионов гадолиния (Gd {{0}} относительно проста, перекрытие энергетических уровней 4F 3/2, 4I 15/2, 4I 13/2 и 4I отсутствует. 11/2 с ионами неодима (Nd 3+), так что не будет возникать перекрестной релаксации энергетических уровней и поглощения, а также можно будет реализовать и регулировать люминесцентные характеристики кристаллов. Исследовательская группа легировала Gd 3+ в кристаллы Nd:YAG с градиентной концентрацией для оптимизации характеристик люминесценции и использовала метод везикулярного роста для выращивания лазерных кристаллов Nd:YAG и Nd:GdYAG с различными концентрациями градиента. Концентрации Nd:YAG и Nd:GdYAG составляли 0.17-0.38 ат% и 0.{{20}}.86 ат%. %, а концентрации Nd:GdYAG составляли 0.18-0.32 ат% в изотропной части, как было определено методом лазерной масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS). Коэффициенты поглощения при длине волны 808 нм демонстрируют тенденцию к увеличению в разных положениях вдоль направления роста кристаллов, что дополнительно указывает на то, что концентрация Nd 3+ в кристаллах имеет градиентное распределение. Лазерный стержень 3 40 мм был удален из части равного диаметра трех кристаллов, скруглен и обработан с торца, спроектирован и обработан радиатор, накачана с торца, с концом с низкой концентрацией в качестве падающего конца и структура плоского резонатора и были проведены испытания производительности лазера. 0.17-0.38 ат% Nd:YAG и 0.18-0.32 ат% Nd:GdYAG КПД наклонного лазера составили 52,8% и 55.{{49} }%, а максимальная выходная мощность составила 0.17-0.38 ат% и 0.18-0.32 ат% Nd:GdYAG соответственно. Наклонная эффективность лазера 0,95-2.86 ат% Nd:YAG составляет 47,4%, а максимальная выходная мощность составляет 6,82 Вт. Когда конец с высокой концентрацией является падающим концом, производительность лазера снижается. существенно.
Результаты экспериментов показывают, что кристалл с градиентной концентрацией может эффективно повысить эффективность выходного сигнала лазера, а производительность лазера с градиентной концентрацией Nd:GdYAG лучше, чем у кристалла с приблизительной градиентной концентрацией Nd:YAG, и ожидается, что лазерный кристалл с градиентной концентрацией будет обеспечить новый тип кристаллического материала в основе высокоэффективных лазерных технологий.
Эта исследовательская работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (NSFC) и Комитетом по содействию молодежным инновациям Китайской академии наук (CAS).

Концентрационное распределение изодиаметров кристаллов

Выращивание хрустальных заготовок

Спектры поглощения в разных положениях в направлении роста

Изменение выходной мощности лазера в зависимости от мощности накачки в трех видах кристаллических брусков