共掺Y3+优化Nd/Y:CaF2晶体的光谱性能与激光输出

本文主要探讨了Nd/Y共掺CaF2晶体的制备及其光谱和激光性能。Nd-Yb共掺杂是激光材料研究中的一个重要方向，因为Yb离子作为掺杂元素可以有效地抑制浓度猝灭现象，提高晶体的光学性能。作者采用温梯法成功生长了两种不同掺杂浓度的Nd,Y:CaF2晶体，分别是0.6%Nd和5%Y:CaF2以及0.8%Nd和5%Y:CaF2，这些浓度均以原子数分数表示。 实验结果显示，共掺杂Y3+对Nd离子的浓度猝灭效应有显著的抑制作用。具体表现为，掺杂后的Nd,Y:CaF2在1.06微米处的发射带宽显著增加，达到了26纳米，这与传统的钕玻璃的光谱特性相当。光谱测试显示，这两种晶体的最强发射峰都位于1054纳米，显示出良好的光致发射性能。 在荧光特性方面，0.6%Nd,5%Y:CaF2的样品表现更为出色，其荧光寿命为333微秒，发射截面为3.6×10^-20平方厘米，对应的荧光量子效率高达76.7%，这表明该晶体具有较高的能量转换效率。在实际应用中，当使用1.56瓦的抽运功率时，0.6%Nd,5%Y:CaF2晶体能够实现413.3毫瓦的连续激光输出，且斜率效率达到了28.15%，显示出良好的激光输出能力。 这篇文章详细阐述了Nd和Y共掺杂对CaF2晶体性能的优化，特别是对提高激光性能的影响。这对于研发高效、高亮度的激光二极管和相关应用具有重要的理论和实践价值。这一研究结果对于设计新型的激光器材料，如光纤激光器、微波激射器等，具有重要意义。同时，也揭示了Nd-Yb共掺杂策略在激光材料领域的潜在应用前景。