由于Tm:YAP的各向異性，對(duì)3F4→3H6躍遷的發(fā)射截面，我們采用F-L公式以及偏振發(fā)射譜進(jìn)行了計(jì)算。F-L公式可表示為：（4-3）式中c為光速，λ為波長(zhǎng)，I(λ)為熒光光譜上某一波長(zhǎng)λ處的熒光強(qiáng)度，n為折射率，τrad為上能級(jí)輻射壽命。5at%Tm:YAP各偏振方向發(fā)射截面計(jì)算結(jié)果如圖4-19所示，其中E//a方向在1934nm具有比較大發(fā)射截面4.5×10-21cm2，接近于報(bào)道數(shù)據(jù)5.0×10-21cm2。3at%Tm:YAP、4at%Tm:YAP、5at%Tm:YAP晶體E//a發(fā)射截面在1934nm處基本相同。低溫下TmYAP有少量尖銳發(fā)射峰。陜西非線性TmYAP晶體作用
LuAG在YAG晶體中用Lu3代替Y3，因此具有類似YAG的石榴石結(jié)構(gòu)。隨著Lu3的取代，Tm:LuAG激光器的輸出波長(zhǎng)向紅外方向延伸，Tm: LuAG激光器在自由模式下的工作波長(zhǎng)為2.023m，在大于2m的激光器應(yīng)用中具有一定的意義。(2)摻Tm3的硅酸鹽晶體在此不詳細(xì)描述Tm:YAP晶體生長(zhǎng)、光譜和激光性能研究。BaY2F8是一種性能優(yōu)良的激光晶體，近年來(lái)研究較多。Cornacchia F的工作組對(duì)比分析了一系列摻雜了一系列濃度的Tm3離子，得到了12% Tm: BaY2F8，泵浦源為780nm二極管，輸出峰值在1923nm，較大輸出功率為645mW，斜率效率為32%的比較好激光輸出。 陜西非線性TmYAP晶體作用TmYAP晶體中文名摻銩鋁酸釔晶體。
氟化物晶體聲子能量較小，激光的上能級(jí)熒光壽命較長(zhǎng)，有利于實(shí)現(xiàn)激光操作。此外，氟化物晶體一般具有中等硬度和熱導(dǎo)率，因此常被用作激光基底。Tm:YLF、Tm:CaF2、Tm:BaY2F8等摻入Tm3的氟化物晶體被報(bào)道。它們的結(jié)構(gòu)截然不同。YLF是四方單軸晶體，CaF2是立方各向同性晶體，BaY2F8是單斜晶體。不同的結(jié)構(gòu)使它們的光譜性質(zhì)不同。Tm:YLF因其***熱透鏡效應(yīng)和輸出線偏振光的優(yōu)點(diǎn)而被***研究。1998年，Yokozawa T等人在12%Tm:YLF中通過(guò)781nm二極管泵浦獲得了4.6 nm調(diào)諧范圍的單縱模1.3mW激光輸出。
與傳統(tǒng)閃光燈泵浦的固態(tài)激光器相比，LDPSSL具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)高轉(zhuǎn)換效率。泵浦燈為寬帶泵浦，燈的輻射光譜只有一小部分被晶體吸收轉(zhuǎn)化為激光能量，轉(zhuǎn)化效率只有3 ~ 6%；半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長(zhǎng)與固態(tài)激光器工作物質(zhì)的吸收峰重合，有效避免了不必要的損耗，光-光轉(zhuǎn)換效率可達(dá)70%。(2)熱負(fù)荷低。(3) 使用壽命長(zhǎng)。激光二極管或激光二極管陣列的使用壽命比傳統(tǒng)閃光燈長(zhǎng)得多。普通激光二極管陣列的使用壽命在10000小時(shí)以上，一般可達(dá)3104小時(shí)，而閃光燈的使用壽命只有200-400小時(shí)。(4)光束質(zhì)量好。Tm:YAG可適用于軟硬組織的接觸與非接觸切割、切除和凝固。
比較了3at%Tm:YAP晶體在H2退火前后的激光性能。H2退火后3at% tm3360yap晶體的斜率效率比未退火時(shí)高40%。如圖4-23所示，可以看出H2退火減少了雜質(zhì)離子(Fe3等。)和晶體中的缺陷，提高晶體的激光性能。具體原因需要進(jìn)一步分析。Tm3離子在790nm附近的吸收與商用二極管匹配良好，量子效率接近200%。摻Tm3激光器可用作Ho3激光器和中紅外參量振蕩器的泵浦源。摻tm3激光器是近年來(lái)2m激光器的重點(diǎn)研究方向之一，以摻Tm3激光晶體為工作物質(zhì)的LDPSSL是目前摻Tm3激光器的主要發(fā)展方向之一。低溫下Tm:YAP*有少量尖銳發(fā)射峰，隨溫度升高，譜線逐漸展寬，在左側(cè)出現(xiàn)新的熒光峰。陜西非線性TmYAP晶體作用
Tm:YAG晶體具有2微米波長(zhǎng)固體激光源的理想介質(zhì)。陜西非線性TmYAP晶體作用
為了更好了解Tm3+在Tm:YAP晶體中吸收躍遷特性以及其溫度依賴特性，我們測(cè)試了4at%Tm:YAP晶體b向樣品的變溫吸收譜。圖4-7為3H6→3H4躍遷對(duì)應(yīng)的變溫吸收譜。低溫下Tm3+吸收為尖銳譜線，隨溫度升高，吸收峰變寬，吸收強(qiáng)度減弱，這是由于溫度升高，晶格熱振動(dòng)增強(qiáng)，吸收過(guò)程將伴隨更多的聲子發(fā)射，使躍遷幾率減小，強(qiáng)度減弱，譜峰變寬。紅外側(cè)805nm之后存在兩個(gè)較弱的吸收峰，隨溫度升**度增強(qiáng)，我們認(rèn)為這兩個(gè)小峰對(duì)應(yīng)基態(tài)中較高的Stark能級(jí)吸收躍遷。陜西非線性TmYAP晶體作用
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