一、GGG系列激光晶体研究进展（论文文献综述）
权聪[1]（2021）在《2.7～3微米掺Er3+铝酸钇激光晶体的生长与性能研究》文中研究表明2.7～3 μm中红外激光在生物医疗、非线性光学、空间科学研究、激光雷达、遥感探测、环境污染监测、材料加工等领域均有着重要应用。在众多获得该波段激光的方式中,掺Er3+固体激光器可通过高功率～970nm激光二极管（Laser diode,LD）泵浦及Er3+-Er3+间的合作上转换获得超越Stokes极限的高效率激光输出,从而引起了广泛的研究和关注。Er:YAP晶体具有高热导率、低声子能量、自然双折射、线偏振激光输出等优点,在高功率中红外激光方面表现出独特的优势。但目前尚未有通过优化Er3+掺杂浓度或共掺退激活离子Pr3+改善Er:YAP晶体中红外激光性能的研究报道,关于采用LD泵浦EnYAP晶体实现2.7～3 μm中红外激光输出的研究也较少。为了进一步提高Er:YAP晶体的激光性能,获得高功率、高效率的中红外激光输出,本文将从泵浦方式、晶体取向、离子掺杂浓度等三个方面进行优化,并通过电光调Q技术压窄脉宽、提高激光峰值功率。具体研究内容如下:1.采用熔体提拉法成功生长出了高光学质量的不同浓度单掺Er:YAP晶体与双掺Er,Pr:YAP晶体,并对其物相结构和结晶质量进行了表征;对比了晶体的吸收光谱、荧光光谱及荧光辐射寿命,并对照Er3+与Pr3+的能级图分析光谱性能变化的原因及Er3+中红外荧光发射的机理。2.分别研究了氙灯泵浦、LD端面泵浦及LD侧面泵浦10 at%Er:YAP晶体的激光性能,并系统分析了三种泵浦方式的优缺点。总的来说,三种泵浦方式各有优劣,其中LD侧面泵浦能够获得高功率和高效率的准连续激光输出,是相对理想的泵浦方式。3.研究了 Er:YAP晶体的偏振特性及光学各向异性,发现晶体具有偏振吸收、偏振输出及多波长输出特性,有望通过采用线偏振激光提高晶体对泵浦光的吸收效率,进一步提高激光性能;不同轴向晶体的吸收系数和激光性能具有一定差异,较低泵浦功率下,在973 nm处具有较高吸收系数的a轴晶体激光性能更好;较高泵浦功率时,具有较高热导率和较小热膨胀系数的b轴晶体的性能更佳。4.对比研究了不同浓度掺杂Er:YAP和Er,Pr:YAP晶体的激光性能,并对影响晶体激光性能的主要因素进行分析,为晶体激光性能的进一步优化提供指导和依据。15 at%Er:YAP晶体激光性能相对较好,250和1000 Hz条件下分别实现了 23.5和11.1 W的高功率准连续激光输出,并采用凹端面晶体元件,将其提高到26.75和13.18 W;Er,Pr:YAP晶体输出功率和斜率效率较低,但适合用作调Q激光的工作物质。5.采用损伤阈值高、介电常数小的LGS晶体作为电光Q开关,研究了氙灯泵浦及LD侧面泵浦Er,Pr.YAP晶体的调Q激光性能,分别获得了 5 Hz,40 ns,1.59 MW和 150 Hz,61.2 ns,0.33 MW 的调 Q 脉冲激光输出。本论文的主要创新点如下:1.采用高浓度Er3+掺杂加强上转换和共掺退激活离子Pr3+降低激光下能级寿命两种方案,克服了Er3+发光的“自终止效应”,提高了晶体的激光效率;2.通过LD端面和侧面泵浦方式,实现了高光束质量和高功率的中红外激光输出;3.利用凹端面晶体元件补偿激光运转过程中的热透镜效应,进一步提高了晶体的性能;4.设计了基于LGS晶体的电光调Q开关实验装置,在氙灯泵浦及LD侧面泵浦条件下,Er,Pr:YAP晶体获得了窄脉宽和高峰值功率的调Q脉冲激光输出。本论文的研究工作为中红外掺Er3+固体激光的性能优化及其晶体材料的制备提供了重要参考,为高效率、高功率及高重频中红外Er3+激光的实际应用奠定了坚实的基础。
朱孟辉[2]（2021）在《镱离子掺杂硼酸钪和钨酸锶晶体的生长及其性能研究》文中认为激光,即受激辐射光放大,具备亮度高、单色性、相干性和方向性好等特性,在军事对抗、机械加工、显示、医疗等诸多领域中都能够发现激光技术的活跃身影。自其诞生以来,经过60余年不断的发展和突破,激光技术已经获得了巨大进步,无时无刻不在深刻影响着人们的生活。未来,激光技术将是推动人类社会发展和科学进步的技术链中的重要一环,会在更多应用领域发挥其不可替代的作用和价值。激光器由泵浦源、增益介质、谐振腔构成。其产生的物质基础是增益介质,其中激活离子的种类确定了输出波长和应用领域。全固态激光器的增益介质是固体,以激光晶体、玻璃、陶瓷为主,具有体积小、结构紧凑、结构简单等优势,符合高集成、“功能复合材料器件一体化”的趋势,成为当前激光器研究的一大热门方向。其中,稀土离子掺杂的激光晶体是一类优秀的增益介质,受到广泛关注。镱离子（Yb3+）是一种重要的稀土激活离子,其发射峰集中在近红外1 μm附近。虽然人们对Yb3+掺杂激光晶体的研究起步较早,但是受限于当时的泵浦源条件而进展缓慢。直至二十世纪九十年代,得益于高功率InGaAs激光二极管技术的进步,Yb3+掺杂激光晶体的输出功率和效率得到显着提升,后来不断发展,目前已经成为一类不可或缺的增益介质。Yb3+作为激活离子具有独到的优势,其能级结构简单,无激发态吸收,可实现高掺等。此外,Yb3+的4f电子受外层电子的屏蔽较小,电子跃迁容易与晶格振动产生相互作用,即电子-声子耦合作用,进而改变辐射发光的能量传递过程,产生光谱展宽和新的辐射波长等现象,有利于实现超短超快激光输出。因此,研究Yb3+掺杂晶体的光谱展宽机制和电子-声子耦合效应对高性能超快全固态激光器的发展具有重要意义。在阴离子基团中,硼酸根离子（BO3）3-的键长最短,在稀土离子中,钪（Sc3+）的离子半径最小,因此ScBO3基质晶体中晶体场效应强,是获得大脉冲能量激光的理想增益介质。另外,B—O键的离子性非常大,Yb:ScBO3晶体中电子-声子耦合作用明显,光谱展宽效应增强,有望实现近红外超短脉冲激光输出及边带发射。SrW04是一种常见的拉曼激光增益介质。Yb:SrWO4晶体中存在不等价取代产生的多种电荷补偿缺陷,导致其发射光谱产生非均匀加宽,同时又存在电子-声子耦合效应产生的均匀加宽,使其同样具有宽的发射光谱,有利于获得近红外宽带调谐及超快激光输出。但是,受限于晶体较高的熔点和B2O3的强烈挥发,目前光学级Yb:ScBO3晶体的生长仍然是一个挑战,对晶体的光学性质研究尚显不足。Yb:SrWO4晶体目前也仅有物理性质和基本光谱性质的报道,未对其谱线展宽机制和激光输出潜力等问题进行深入研究。因此,生长高质量晶体,研究这两种宽光谱Yb3+离子掺杂激光晶体的谱线加宽机制对未来激光输出实验具有重要意义。本论文立足于Yb:ScBO3和Yb:SrWO4两种激光晶体,优化晶体生长参数,分别使用光学浮区法和提拉法生长了 Yb:ScBO3和三种掺杂水平的Yb:SrW04晶体,测定并分析了其结构及热学性质,测试了吸收和发射光谱,分析了各自的光谱展宽机制,明确了电子-声子耦合效应和电荷补偿对光光谱展宽的作用,为后续激光输出工作奠定了基础。论文主要内容如下:（一）Yb:ScBO3晶体生长和光谱性质研究采用光学浮区法生长了 Yb:ScBO3晶体,详细分析了转速、温度、气氛等生长参数对晶体结晶情况的影响。通过平衡晶体生长速度、H3BO3用量和O2含量的关系,在H3BO3过量总质量的6 wt%,生长速度为0.2 mm/h,转速为17.5 r/min的条件下,在50%O2+50%Ar气氛中生长得到了掺杂浓度为10 at.%的Yb:ScBO3单晶,结晶区域约为5mm×3 mm×2mm。使用X射线粉末衍射对所得到的Yb:ScBO3晶体开展了物相分析测试,通过Rietveld结构精修得到实际Yb:ScBO3晶体的晶胞参数,分析了 Yb3+的掺杂对ScBO3晶体的晶胞参数产生的影响。测试了 Yb:ScBO3的室温吸收光谱并计算了吸收截面,以波长为893 nm的氙灯为泵浦源,测试了不同温度条件下的荧光光谱,并使用Fuchtbauer-Ladenburg（F-L）法计算了对应发射截面。计算了增益截面并得到了有效正增益波长范围。计算了黄昆-里斯因子S,结果表明Yb:ScBO3晶体中存在较强的电子-声子耦合效应,对光谱的均匀加宽有重要作用。（二）Yb:SrWO4晶体生长和物性研究采用提拉法生长了 Yb3+离子理论掺杂浓度为0.5 at.%,1 at.%,5 at.%的Yb:SrWO4晶体,对晶体的结构、组分、密度和热学、光学性质等进行了系统地分析。XRD测试表明所生长的Yb:SrWO4晶体具有较高的纯度和良好的单晶性。摇摆曲线表明晶体具有较高的光学质量。Rietveld结构精修分析了因Yb3+离子的掺杂浓度的不同而导致的晶胞参数变化规律。测试了三组晶体的组分,得到了晶体的实际掺杂浓度及化学式,计算了有效分凝系数。测定了不同Yb3+掺杂浓度Yb:SrWO4晶体的比热容、热膨胀系数、热扩散系数和热导率,分析总结了晶体热学性质随温度和掺杂浓度的变化规律,计算了晶体密度随温度的变化曲线以及热冲击系数。测定了不同掺杂浓度Yb:SrWO4晶体的室温非偏振、偏振透过光谱、荧光寿命和室温偏振荧光光谱。根据透过光谱数据算得了偏振吸收截面,使用倒易法计算了偏振发射截面,使用波长为976 nm的光纤耦合二极管激光器作为泵浦源测试了三组Yb:SrWO4晶体的室温和低温（77 K）荧光光谱,并计算了黄昆-里斯因子S。结果表明,不同掺杂浓度Yb:SrWO4晶体的吸收和发射光谱均具有明显的偏振特性,最大吸收波长为969 nm,最大吸收截面为1.49×10-20 cm2,最大发射波长为1003 nm,最大发射截面为1.75×10-20 cm2。发射带宽为 150 nm,半峰宽为 50.84 nm,宽于 Yb:KLu（W04）2、Yb:NaY（WO4）2和Yb:NaGd（WO4）2等常见的钨酸盐激光晶体。Yb:SrWO4晶体的光谱展宽机制可归因于电荷补偿缺陷产生的非均匀加宽和电子-声子耦合产生的均匀加宽的协同作用。以上结果说明Yb:SrWO4晶体兼具宽光谱和优良的热学性能,是一种具有应用潜力的高功率超快激光增益介质。
尤丽[3]（2021）在《掺铒钇镓石榴石晶体生长及其激光性能研究》文中研究表明激光具有高相干性、高方向性、高单色性和高亮度的特点,经过六十余年的研究与发展,激光器已被广泛应用于国防军事、光纤通信和激光医疗等相关领域。激光器可分为染料激光器、气体激光器、半导体激光器和固体激光器。其中全固态激光器由于其输出波长稳定性好、结构紧凑体积小、工作效率高,在众多种类激光器之中脱颖而出。作为全固态激光器的核心材料,激光增益介质的性能对激光器的发展起着至关重要的作用。研制光学质量好、损伤阈值高、激光转化效率高、热学性能优异的激光增益介质是提升固体激光器性能最主要的方法之一。石榴石结构的氧化物晶体具有非常宽的透过光谱,且具有优异的机械性能、热学性质和光学性质。早在20世纪60年代,以Y3Al5O12（YAG）（钇铝石榴石）为代表的石榴石结构激光晶体就受到科学家们的广泛关注。至今,多种石榴石结构系列晶体已经作为激光增益介质应用于固体激光器中。1.5～1.6μm近红外激光位于人眼安全波段,同时又处于大气透明窗口,因此在太空科学研究、遥感测距和多普勒测风雷达等领域具有重要的应用价值。3μm波段的中红外激光位于水的强吸收峰附近,在高温下是黑体辐射的主要能量区,因此在激光医疗、激光武器和导弹制导等方面有重要的应用前景。铒离子（Er3+）具有丰富的能级结构,4Ⅰ11/2→4Ⅰ13/2能级之间的电子跃迁可以产生2.7-3 μm波段的激光,4Ⅰ13/2→4Ⅰ15/2能级之间的电子跃迁可以产生1.5-1.7 μm波段的激光。目前掺Er3+离子的激光晶体是用于1.6 μm和3 μm波段固体激光器的主要增益介质。1.6μm波段的激光器采用同带泵浦技术可以实现高功率、高效率的激光输出。但目前仅在光纤激光器领域获得了较高效率的激光输出,1.6 μm固体激光器的激光输出效率还有待进一步提高。3 μm固体激光器如今面临的主要难题是Er3+离子4111/2能级寿命远小于4113/2能级寿命,在激光震荡过程中存在严重的自终止现象;同时以波长为976 nm的半导体激光器做泵浦源激发3 μm波段激光时,会产生高达2/3的量子亏损,出现严重的热效应,从而导致难以获得高功率、高效率的激光输出。在本论文中以能量回收效应为理论基础,探索在3 μm波段激光性能更为优异的基质材料。针对以上问题,选择了声子能量低于YAG晶体且热学性质优良的Y3Ga5O12（YGG）晶体作为激光基质材料;采用光学浮区法生长了高质量的Er:YGG晶体,表征了该晶体的结构和组分;测试了晶体的热学性质和室温下的光学性质;以高浓度掺杂的Er:YGG晶体为激光增益介质实现了高功率、高效率的2.82 μm波长的连续激光输出;以低浓度掺杂的Er:YGG晶体为激光增益介质实现了高效率的1.64μm波长的连续激光输出;并以Co:LaMgAl11O19晶体作为可饱和吸收体实现了 1.64 μm波段的被动调Q激光输出。论文的主要工作内容如下:1.Er:YGG晶体生长本论文中首先分析了利用光浮区法生长Er:YGG晶体的优势,通过对晶体生长工艺参数的优化,成功生长了不同掺杂浓度（0.5、5、10、20和30at.%）、大尺寸（最大尺寸为φ5×35 mm3）、光学质量良好的Er:YGG单晶;并详细分析了影响晶体质量的因素,包括原料的配制、料棒的制备、晶体生长的速度和转速以及枝晶问题,探索出了一套完整的晶体生长工艺。2.Er:YGG晶体性能表征（1）晶体结构和组分测试在晶体结构测试方面,利用X射线粉末衍射仪测试了晶体的XRD图谱。测试结果显示XRD衍射谱线与YGG晶体的标准卡片衍射峰吻合,可知Er:YGG晶体属于Ia3d空间群,m3m点群,并证明了所生长的晶体具有单晶性和高质量性。Er:YGG晶体粉末XRD精修数据表明,Er:YGG晶体的晶胞参数随着Er3+离子掺杂浓度的增大而减小。在组分测试方面,利用X射线荧光光谱法测试了晶体中Er和Y两种元素的有效分凝系数。由测试结果可知在Er:YGG晶体中,Er3+和Y3+离子的有效分凝系数都接近1。说明各元素在晶体生长过程中分布均匀,实际掺杂浓度与预期掺杂浓度基本一致,实现了组分均匀、高质量单晶的生长。（2）晶体热学性能表征在热学性质方面,测试了Er:YGG晶体的热膨胀、密度、比热、热扩散和热导率,并研究了上述性质随温度变化的规律。当晶体掺杂浓度为0.5、5、10、20和30 at.%时,对应的室温热导率分别为9.7、7.73、7.52、7.23和6.80 W/mK。结果表明,随着掺杂离子浓度的增加,热导率随之减小。（3）晶体光学性质表征在吸收光谱方面,测试了 Er:YGG晶体在室温下的吸收光谱。其中高浓度掺杂的Er:YGG晶体（掺杂浓度为5、10、20和30at.%的晶体）在970 nm附近有较宽的吸收范围,半峰宽为19 nm,其较宽的吸收带降低了对泵浦波长稳定性的要求。离子掺杂浓度0.5 at.%的Er:YGG晶体在1466 nm处有较强的吸收峰,半峰宽为29 nm,吸收截面为9.8×10-21 cm2。通过Er:YGG晶体的荧光寿命和室温发射光谱,发现YGG基质晶体的能级寿命对离子浓度变化较为敏感。Er3+离子浓度为30 at.%的Er:YGG晶体比Er:YAG晶体具有更短的下能级寿命和更长的上能级寿命,在3 μm波段激光输出方面具有更大的优势。Er3+离子浓度为0.5 at.%的Er:YGG晶体相比于Er:YAG晶体,具有更长的荧光寿命和更小的发射截面,从而可以看出Er:YGG晶体具有更强的储能能力,因此对被动脉冲激光输出实验具有重要应用价值。3.激光实验（1）以掺杂浓度为5、10、20和30 at.%的Er:YGG晶体为激光增益介质,实现了中心波长2.82 μm的激光输出。其中掺杂浓度为10 at.%的Er:YGG晶体获得了最大的激光输出功率1.38 W和最大的斜效率35.4%,突破了量子极限（976/2820=34.6%）。（2）以掺杂浓度为0.5at.%的Er:YGG晶体作为激光增益介质,获得了 1641 nm和1650nm的双波长连续激光输出,最高输出功率为3.34W,最大斜效率为42.1%。根据吸收和发射截面,计算了 Er3+离子浓度0.5 at.%的Er:YGG晶体的有效增益截面。从增益光谱可以看出,Er:YGG晶体具有较宽的增益范围,当β>0.25时可获得1640 nm到1650 nm之间的正增益波段。（3）以Co:LaMgAl11O19晶体作为Q开关进行了 1.6 μm波段的被动调Q实验。结果表明调Q性能与Co:LaMgAl11O19晶体的厚度和调制深度密切相关。在实验中,使用厚度为1.05 mm的Co:LaMgAl11O19晶体获得了最短脉宽2.27 μs,使用厚度为0.35 mm的Co:LaMgAl11O19晶体在实验中获得了最大脉冲能量15.49μJ和最高峰值功率4.30 W。脉冲激光的中心波长位于1642 nm和1650 nm,相比于连续激光,脉冲激光具有更窄的发射谱线。综上所述,Er:YGG晶体具有优异的热学性质和激光输出性能,是一种极具应用前景的激光增益介质,在1.6 μm和3 μm波段全固态激光器领域中有着巨大的应用潜力。
孙政达[4]（2021）在《Er,Pr:YLF、Er:LLF和Er:YAP晶体2.7μm波段激光特性研究》文中研究说明2.7μm波段中红外激光在激光医疗、大气监测、遥感探测、激光雷达等领域具有广泛且重要的应用价值,是当前中红外激光领域研究的热点。随着全固态激光技术的迅猛发展和稀土离子掺杂激光晶体材料制备工艺技术的日益成熟,976 nm半导体激光器（LD）泵浦Er3+离子掺杂激光晶体（4I11/2→4113/2跃迁）直接产生2.7μm中红外激光因具有结构紧凑、效率高、工作寿命长且运转方式多样化等优点,成为产生2.7μm中红外激光最有效的技术手段之一。本论文以Er,Pr:YLF、Er:LLF和Er:YAP晶体为研究对象,探索了Pr3+离子的引入对Er3+离子2.7 μm中红外光谱特性的影响,研究了上述三种晶体2.7μm波段连续波激光特性,并针对Er:YAP晶体2.7 μm的脉冲激光特性进行了探索。主要内容如下:1.介绍了 2.7 μm波段中红外激光在生物医疗、气体探测等领域的应用及目前产生2.7μm波段中红外激光主要的技术手段,重点介绍了掺Er3+晶体固体激光器的研究进展,指出了当前技术方面存在的瓶颈以及亟待解决的问题。基于2.7μm波段基质材料和稀土激活离子,分析了共掺离子及低声子能量基质材料对Er3+子掺杂晶体性能提升的可行性。最终对本论文的主要研究内容进行了总结。2.对Er,Pr:YLF和Er:LLF晶体的光谱特性进行了测试、分析。结果表明共掺Pr3+离子可以有效地“去活”Er3+:4I13/2激光下能级寿命,低声子能量基质材料也有利于低掺杂浓度下Er3+:4I11/2→4I13/2能级跃迁;利用J-O理论和F-L公式计算了Er,Pr:YLF和Er:LLF晶体的发射截面,证明了两种晶体作为2.7 μm波段中红外激光晶体的潜力。3.开展了 LD端面泵浦Er,Pr:YLF、Er:LLF和Er:YAP晶体2.7μm波段连续波激光特性的研究。在对泵浦过程中产生的热效应进行详细分析的基础上,系统研究了上述几种晶体的连续波激光特性,分析了其在高功率高效率中红外激光中应用的潜力。最终利用Er:YAP晶体实现了输出功率最高为849 mW,斜效率最高为16.8%的2.71 μm的连续波激光运转。4.对LD端面泵浦Er:YAP晶体2.7μm波段脉冲激光特性进行了研究。针对传统闪光灯侧面泵浦方式存在的光束质量差、效率低、结构复杂等缺点,提出利用脉冲LD端面泵浦Er:YAP晶体,实现了高效率、高光束质量的2.7 μm的微秒脉冲激光输出。结合半导体饱和吸收镜（SESAM）被动调Q技术,在脉冲模式泵浦的情况下实现了效率为16.8%、脉宽为774.4 ns的被动调Q激光输出;随后研究了石墨烯、二碲化钼等2D材料饱和吸收体在2.7 μm波段的脉冲调制性能;其中,利用二碲化钼实现了 64.85 ns的最窄脉宽输出。5.分析整理了论文的研究内容及创新点,指出论文中的不足及后续有待研究之处。
潘瀚[5]（2021）在《新型低维纳米材料的宽带非线性光学特性及应用研究》文中研究指明自低维纳米材料出现以来,由于其独特的物理化学性能,受到了科研人员的广泛关注,在材料学、纳米技术、凝聚态物理、化学和光电子学等领域的研究发展十分迅速。受到量子限域效应等影响,低维纳米材料也表现出不同于体相材料的光学特性。因此,对低维纳米材料非线性光学性能的探索将不仅有利于理解纳米尺度非线性光学效应的物理机理,并且为开发基于纳米非线性光学材料的各种高性能光子器件包括光调制器、光限幅设备和全光开关等,提供实验和理论上的基础。例如,基于材料的非线性吸收性能制作的可饱和吸收器件是全固态、光纤脉冲激光器的核心组成部分。随着脉冲激光器在短脉冲、高能量、可调谐等性能方面的不断提升,对可饱和吸收器件的要求也逐渐升高,传统材料由于其工作带宽窄、饱和恢复时间长、难于集成等缺点严重限制了脉冲激光器的发展。而基于低维纳米材料的可饱和吸收器件通常具有超快响应时间、宽工作带宽、低损耗、低成本和易兼容等优点。因此,开展低维纳米材料的非线性光学特性及其应用研究对丰富可饱和吸收体的种类和提高脉冲激光器的性能具有非常重要的指导意义和实用价值。本文以此为出发点,对多种新型低维纳米材料在近红外区域的宽波段非线性光学特性进行了系统研究,初步阐释了不同非线性吸收和折射现象中的物理机理及其规律,探究了影响其非线性光学性能的主要因素,确定了众多关键的非线性光学参数并发掘了其作为可饱和吸收器件以及光限幅设备的应用潜力。作为应用,基于这些新型低维纳米材料的可饱和吸收特性,实现了近红外多波长脉冲激光的稳定输出,并总结了多种不同体系低维纳米材料在不同波长处的脉冲激光调制特性。本论文的主要研究内容如下:1.制备了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基底的CdSe/ZnS核壳结构量子点混合物薄膜。研究了样品在近红外波段（包括1和1.3 μm）的非线性光学特性,探究了复合材料中量子点浓度和激发光强对其非线性光学响应的影响。发现随激发光强度的增加,出现了从可饱和吸收到反饱和吸收现象的变化过程。样品的非线性吸收特性随激发光强度的增大而逐渐增强,并且受到了掺杂浓度的影响。根据不同掺杂浓度样品的实验结果对比,证明了通过优化量子点浓度来提高其复合材料非线性光学性能的可行性。此外,还探究了样品的非线性折射特性,在强光激发下,表现出自散焦现象。通过实验数据拟合确定了调制深度、非线性吸收系数、非线性折射率等众多关键参数。最后,基于CdSe/ZnS核壳结构量子点的可饱和吸收特性,实现了在1和1.3 μm脉宽分别为233和196 ns的调Q脉冲激光稳定输出,并验证了掺杂浓度对量子点复合材料脉冲调制特性的影响。2.通过液相剥离（liquid phase exfoliation,LPE）的方法制备了尺寸均匀的二维铋烯量子点（Bi quantum dots,BiQDs）。利用Z扫描技术探究了 BiQDs在2 μm波段处的可饱和吸收特性,确定了其调制深度约为15.4%。基于此,制备了 BiQDs可饱和吸收体应用于2 μm Tm:YLF固态调Q激光器中。最终获得了峰值功率为8.1 W和脉宽为440 ns的脉冲激光输出,实验证明了 BiQDs在2 μm波段的激光调制能力。3.通过LPE法制备了以8～9层为主的InSe纳米片。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了 InSe纳米片电子态密度和能带结构随层数变化的关系。结果表明,随着纳米片层数从体相到单层的逐渐减少,其带隙结构表现出从直接带隙到间接带隙的变化过程,并且带隙宽度逐渐增大,单层时可达到2.1 eV。根据研究结果,确定了本文中所制备的8～9层InSe纳米片为直接带隙结构,带隙宽度约为1.5 eV。研究发现InSe纳米片在1～2μm波段呈现出良好的宽带可饱和吸收特性。基于此,将其作为可饱和吸收体,分别搭建了工作波长为1.06、1.34和1.91 μm的固态调Q激光器,并实现了脉宽分别为599、520和210 ns脉冲激光的稳定输出。4.利用LPE法制备了高质量的MoSe2纳米片并测量了其在1 μm波段的非线性光学特性。结果表明,随着激发光强度增加,少层MoSe2纳米片表现出从可饱和吸收到反饱和吸收的转变过程,并且表现出自聚焦特性。通过拟合计算,得到了 MoSe2纳米片的非线性吸收系数和非线性折射率等参数。以少层MoSe2纳米片为可饱和吸收器件,成功获得了脉宽为772 ns的1μm Nd:CNGG脉冲激光。5.通过物理气相外延（physical vapour deposition,PVD）的方法在蓝宝石基底上生长了大尺寸,厚度均一的单层MoS2纳米薄膜。研究发现其在1和2μm波段具有宽带非线性光学响应,并确定了调制深度和双光子吸收系数等参数。基于其良好的宽带可饱和吸收特性,成功搭建了1 μm全固态锁模激光器和2 μm全固态调Q激光器,并实现了 438 ps锁模脉冲和765 ns调Q激光的输出。6.通过液相合成法制备了颗粒大小在数百纳米范围,表面光滑,尺寸分布较为均一的十二面体结构二甲基咪唑钴材料（ZIF-67）。根据第一性原理计算和实验表征结果确定了 ZIF-67的带隙宽度约为1.94 eV。研究了 ZIF-67在1～2 μm波段中的宽带光学非线性响应特性。随激发强度的增大,出现了从可饱和吸收到反饱和吸收现象的变化。利用拟合公式确定了非线性吸收系数、双光子吸收截面和非线性折射率等参数。ZIF-67在近中红外区域具有较大的双光子吸收截面以及非线性折射率,这使其有应用于光限幅设备和光开关器件的潜力。基于ZIF-67宽带可饱和吸收体,成功搭建了 1、1.3和2μm固态调Q激光器,并分别获得了 120、108和278 ns的短脉冲激光输出。由于ZIF-67独特的高孔隙率笼式结构和较大的比表面积等因素,其在激光实验过程中也展现了极好的热稳定性。
程毛杰,张会丽,董昆鹏,权聪,胡伦珍,韩志远,孙敦陆[6]（2021）在《直径3英寸钆镓石榴石晶体生长及性能研究》文中指出采用熔体提拉法,通过设计合理的晶体生长温场结构和优化生长气氛等,有效抑制了镓挥发,结合原料预处理及缩颈等工艺,成功生长出了高质量的直径3英寸Gd3Ga5O12（GGG）晶体。对其晶体结构、结晶质量、位错形貌及透过光谱等进行了详细研究。X射线粉末衍射（XRD）表明该晶体为单相且晶格常数为1.2379 nm;（111）结晶面的X射线摇摆曲线（XRC）显示晶体具有较好的结晶质量;原子力显微镜（AFM）测量晶体（111）抛光片的表面粗糙度约为0.203 nm;观察分析了晶体（111）结晶面的位错腐蚀坑,位错密度为28～85个/cm2;透过光谱显示晶体具有较宽的透光波段,并拟合出了塞米尔方程系数。结果表明生长的三英寸GGG晶体可以作为磁光外延膜的衬底材料和激光基质,并且较大的尺寸能够有效提高晶体使用的取材效率和一致性。
唐晓军,姜东升,李兴旺,岳威,张冬燕,陈一豪[7]（2020）在《华北光电技术研究所固体激光技术发展历程》文中认为概述了中国电子科技集团公司第十一研究所（又称华北光电技术研究所,简称中国电科十一所）自1964年以来在固体激光技术领域的研究工作,前三十年,助力我国"两弹一星"事业,奠定激光增益晶体自主可控基石,此后的发展,激光材料研究逐步聚焦,投身产业发展,激光器件细分领域广泛涉足,激光应用重点突破。择要介绍了中国电科十一所完成的重点工程情况,重要的技术突破,开拓过的专业方向,现在的行业地位,探讨了中国电科十一所未来激光技术发展的可能方向。
董璐璐[8]（2020）在《新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究》文中研究表明自世界第一台红宝石激光器诞生以来,激光器件已在国家安全、前沿科学研究、大气监测、医学治疗及精密工业加工等领域展现出不可替代性。全固态激光器因体积小、稳定性高等特点,在高脉冲能量、高峰值功率品质要求方面成为激光器件研究的重点。不同的激光运转方式对激光增益介质提出的要求不同,如高功率连续波激光器要求增益介质具有较大的发射截面和较高的热导率;调Q激光器要求其具有较长的上能级寿命;超快激光器要求其具备超宽的增益带宽等。因此,探索和研究具备优异物化、机械、光谱等特性的新型激光增益介质的研究工作成为材料和激光技术领域的研究热点之一。本论文以新型Nd:SrLaAlO4晶体为研究对象,通过探索生长工艺,制备出了高质量单晶,全面测量其热学和光谱等物化性质,系统地研究了 Nd:SrLaAlO4晶体连续波、调Q、宽带可调谐及飞秒激光器件特性。在此基础上,利用光参量振荡技术（OPO）,实现了中红外波段可调谐激光输出,并通过搭建气体检测系统,实现了对大气中CH4浓度的高准确度快速检测。取得的研究成果如下:（1）探索晶体生长工艺,制备了高质量Nd:SrLaAlO4单晶,对晶体的热学及偏振光谱特性进行了系统测量与表征。通过对密度、比热、热膨胀和热扩散等系数的测量,计算得到晶体热导率为4.67 W/（m·K）,该数值接近商用Nd:YVO4晶体的热导率;测量了晶体的偏振吸收和发射光谱,并利用J-O理论计算得到其偏振吸收和发射截面,该晶体在1.07μm处其受激发射截面为5.5× 10-20cm2,发射半峰宽约为34 nm。测量结果表明,Nd:SrLaAlO4晶体是一种优异的激光增益介质,适合于波长可调谐和超快激光器件。（2）研究了 Nd:SrLaAlO4晶体的连续波及调Q激光输出特性。在连续波激光运转下,测量得到最大输出功率为3.54 W,光-光转换效率达到46.4%。以Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体,实现了重复频率48.5 kHz,脉冲宽度12.6 ns的调Q脉冲激光输出;利用液相剥离法制备了新型ReSe2可饱和吸收镜,测量其Raman光谱、AFM微观形貌及非线性可饱和吸收特性,并实现了多层ReSe2可饱和吸收的高重频脉冲激光输出,测量得到最高脉冲重复频率和最短脉冲宽度分别为553 kHz和109 ns,表明二维ReSe2电子-空穴的超快驰豫时间有利于产生高重复频率脉冲激光。（3）系统测量了 Nd:SrLaAlO4晶体可调谐激光的波长调谐范围及输出功率。在输出镜透过率为3%时,获得了 1063-1095 nm的调谐激光输出,调谐范围达到32 nm,最高输出功率为1.49 W。实验结果表明通过双折射滤光片来调节腔内不同纵膜损耗,Nd:SrLaAlO4晶体可以实现稳定的双波长及三波长激光输出,从而在差频产生太赫兹波方面具有很好的应用潜力。（4）研究了 Nd:SrLaAlO4晶体超快激光输出特性。通过合理设计谐振腔结构,优化腔内色散补偿量,成功实现了 Nd:SrLaAlO4晶体飞秒超快激光输出,测量得超短脉冲宽度为458 fs,最大输出功率为520 mW,脉冲重复频率为78.5 MHz。（5）以Nd:SrLaAlO4晶体调Q激光作为泵浦源,搭建了中红外波段激光气体检测系统,成功实现了大气中CH4气体浓度的高准确度、快速检测。测得大气中甲烷的平均浓度为1.90ppm,标准差为0.03 ppm。此外,该中红外波长可调谐激光光源还可以进一步实现对其他气体（CO、CO2等）的浓度检测。
李子琦[9]（2020）在《飞秒激光与低维材料及介电晶体相互作用及其应用》文中进行了进一步梳理激光技术是20世纪人类最伟大的发明之一,在科研、工业、医疗、国防等众多领域有着广泛的应用。按照工作模式进行划分,激光可以分为连续激光和脉冲激光。得益于锁模技术的发展,在时间尺度上激光单脉冲的持续时间可被压缩到飞秒量级。相较于传统的连续激光,飞秒激光具有脉冲宽度极短、峰值功率极高以及覆盖频谱范围极广等特点。飞秒激光脉冲与凝聚态物质的超快相互作用,为解决当代物理、化学和生物等领域内的重大挑战提供了强有力的工具。飞秒激光与低维材料的相互作用为探索自然界的不同物质的物理化学性质提供了一种全新的工具途径。随着电子被限制在纳米尺度范围内运动,低维纳米材料,包括例如零维纳米颗粒、一维纳米管和二维层状材料等,表现出了三维体材料所不具备的反常物理性质。飞秒激光泵浦探测技术可以在飞秒量级实时地观测低维凝聚态系统中非平衡态的时间演化,其中包括载流子动力学、声子动力学、电荷密度波和自旋能谷特性。飞秒激光Z扫描光谱可以得到低维材料的三阶非线性光学参数（如饱和强度、调制深度）,对脉冲激光的实现有着重要的指导作用。飞秒激光与介电晶体材料的相互作用打开了通向微型、多种功能集成光学器件的大门。作为集成光子学系统中的基本元件之一,光波导是由高折射率区域被低折射率区域包裹所构成的微结构通道,光信号在其中可以实现无衍射传输。作为波导器件的重要基质材料,介电晶体由于其具有种类丰富、功能多样等优点,被广泛应用于固态激光、非线性光学、量子光学等领域。近年来,利用飞秒激光对介电晶体进行直写从而制备光波导的研究引起了科研人员的广泛的关注。在飞秒激光与透明光学材料晶体相互作用过程中,飞秒激光脉冲的能量通过非线性吸收过程沉积到进入材料内部,引发局域性折射率改变,结合飞秒激光加工系统的优势,可以制备出不同类型的三维光波导结构。低维材料与介电晶体光波导的巧妙结合可以形成新型集成光学器件,如波导脉冲激光器。它们的结合方式主要有两种:一种是通过透射模式结合,另一种是通过倏逝场吸收来实现结合。由于在波导结构中,入射光被限制在微米量级的空间范围内传输,因此波导脉冲激光器具有高效率、体积小、可集成、稳定性高等优点。结合不同种类激光晶体、不同类型光波导和不同维度纳米材料,可以实现基于波导平台的不同光波段（可见光与近红外波段）和不同工作模式（调Q与锁模）的脉冲激光器,扩展了波导激光的应用范围。本论文的主要内容包括利用飞秒激光研究低维纳米材料的超快非平衡态动力学过程;利用飞秒激光研究低维纳米材料的非线性吸收性质;利用飞秒激光微加工技术直写光波导结构;利用离子注入技术在介电晶体材料中合成金属纳米颗粒以及光波导结构与低维纳米材料结合实现波导脉冲激光的产生。根据实验技术和选用纳米材料种类的不同,可以将本论文的主要研究内容和结果总结如下:半导体中的准粒子激发和多体相互作用是理解凝聚态物理和材料科学的基础,在光子技术中也有着巨大的应用潜力。利用化学气相沉积技术（Chemical vapor deposition,CVD）,在石英基底上制备出大尺寸、高质量的二硒化钯（PdSe2）薄膜。通过超低波数拉曼实验,发现了 PdSe2具有与其他二维材料相比不同的反常层间的相互作用。通过飞秒激光脉冲触发PdSe2的非平衡态,观测到A激子的能带重整化效应,激子共振峰改变量达到了 180 meV。利用多体微扰理论,解释了飞秒激光激发的载流子诱导能带减少的物理规律。此外,利用飞秒激光脉冲相干地驱动PdSe2层间和层内的太赫兹（THz）量级原子振荡。其中,诱导的层内原子振荡频率为4.3 THz,层间相干声子振荡频率为0.35 THz。结合自由载流子的能带重整化效应,实现了对能带的4.3 THz的超高重复频率调制。通过宽带泵浦探测技术和第一性原理计算,构建了电子-声子、激子-声子耦合的直观的微观图像,揭示了层内和层间两种不同的相干声子与不同类型电子激发的耦合规律。利用低能银离子注入技术,在钒酸钇（YVO4）晶体内部制备球形银（Ag）纳米颗粒。通过截面透射电子显微镜和线性吸收谱,证明了嵌入式纳米颗粒的成功合成以及其具备的局域表面等离激元共振效应。基于飞秒激光瞬态吸收实验,揭示了 Ag:YVO4复合结构在可见光到近红外范围的载流子动力学过程。基于飞秒激光Z扫描光谱,证明了嵌入银纳米颗粒的复合结构在近红外波段具有优异的饱和吸收特性,可被应用于超快光开关。利用飞秒激光与YVO4晶体的相互作用,我们首次在Nd:YVO4晶体中制备了类光子晶格包层光波导,且波导区域的荧光特性得到了完好的保留。基于嵌入式纳米颗粒与光波导结构,实现了1μm波段调Q激光的产生,其峰值功率达到298 mW。具有高重复频率,特别是重复频率在1 GHz以上的锁模激光器在很多领域有着巨大的应用价值,比如精密计量学、超快非线性光谱学和高速光通信等。利用飞秒激光与YVO4晶体的相互作用,我们在Nd:YVO4晶体中制备了圆形的包层光波导结构。利用石墨烯、MoS2和Bi2Se3三种典型二维材料作为可饱和吸收体,在808 nm激光泵浦下的Nd:YVO4晶体光波导中实现了 6.5 GHz超高基频重复频率调Q锁模脉冲激光输出,三者信噪比均大于50 dB,最短脉冲宽度达到26 ps。探索具有优异非线性光学特性的新型二维材料将有助于提高波导脉冲激光的性能。基于新型的石墨烯/WS2异质结结构和飞秒激光直写的Nd:YVO4晶体光波导,我们实现了工作波长为1064 nm的高效被动调Q波导激光器,最大输出功率为275 mW,斜效率为37%。与相同条件下单一石墨烯或WS2饱和吸收体相比,基于石墨烯/WS2异质结的波导脉冲激光输出具有更高的脉冲能量和更高的斜效率;借助金属纳米颗粒对二维材料进行修饰,可以提升其光学性质和器件性能。利用激光液相烧蚀法在石墨烯表面合成了 Ag2S@Ag纳米复合材料。通过飞秒激光Z扫描光谱,Ag纳米颗粒修饰的石墨烯的非线性光学性能有了显着的提升,饱和强度降低了 56倍,调制深度增大了 19倍。基于更高的调制深度和更低的饱和强度,我们将其应用在Nd:YVO4包层光波导平台中,得到了更短的锁模脉冲;从理论和实验上系统性地研究了新型二维材料二硒化铼（ReSe2）的物理性质,并通过超快Z扫描技术发现其相比其他二维材料具有更低饱和强度和调制深度,这表明ReSe2更易于在波导平台中实现连续锁模脉冲。实验上,我们进一步实现了基于ReSe2被动连续锁模波导激光器,产生了脉宽为29 ps,工作频率为6.5 GHz的超高重复频率连续锁模脉冲激光。利用飞秒激光微纳加工技术,在偏硼酸钡（β-BBO）晶体中制备出微米量级不同尺寸的圆形包层光波导结构。基于端面耦合系统,测量了各个波导在400 nm与800 nm波长的传输损耗及近场光强分布。研究发现基于β-BBO晶体的包层光波导在400 nm与800 nm波长的TM偏振方向显示出良好的传输特性。在800 nm波长下,最小传输损耗为0.19 dB/cm,并且共聚焦显微拉曼技术展示出波导区域的物理性质得到了较好的保留。使用Rsoft（?）软件,模拟了光波导在400 nm与800 nm波长下的传输特性。利用全飞秒激光微加工的方式,在掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）晶体中制备出不同类型的脊型光波导,包含了分支角度不同的Y分支型光波导器件。实验表明,全飞秒激光制备的脊型光波导同时支持TE和TM偏振传输,且具有较低的传输损耗。基于MoSe2作为可饱和吸收体,将Y分支器件与单片波导脉冲激光器件相集成,实现了 1 μm波段的调Q锁模脉冲输出,重复频率高达7.7 GHz。
薛艳艳,徐晓东,苏良碧,徐军[10]（2020）在《中红外波段激光晶体的研究进展》文中指出2～5μm中红外波段激光在定向红外对抗、反恐、生物医疗、环境监测、光通讯、强场物理、激光聚变等方面有重要应用,还可用作5～20μm中远红外激光输出的泵浦光源。从1μm的Nd3+和Yb3+,1.5μm的Er3+,2μm的Tm3+和Ho3+,2～3μm的Tm3+和Cr2+,3μm的Er3+、Ho3+、U4+和Dy3+,到4μm的Fe2+和Ho3+,再到大于4μm的Dy3+、Er3+和Pr3+等,不断向中波红外方向拓展,是激光晶体发展的前沿。本文综述了近几年中红外波段激光晶体的研究现状,并对其未来发展进行了简要评述。文中还涉及到部分透明陶瓷的工作。
二、GGG系列激光晶体研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、GGG系列激光晶体研究进展（论文提纲范文）
（1）2.7～3微米掺Er3+铝酸钇激光晶体的生长与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光器的发展与分类 |
| 1.1.1 按工作物质分类 |
| 1.1.2 按工作波段分类 |
| 1.2 中红外2.7～3μm激光 |
| 1.2.1 常见的几种获得2.7～3μm激光的方式 |
| 1.2.2 中红外掺Er~(3+)固体激光器 |
| 1.3 掺Er~(3+)中红外激光晶体研究现状 |
| 1.3.1 掺Er~(3+)氟化物晶体 |
| 1.3.2 掺Er~(3+)石榴石结构氧化物激光晶体 |
| 1.3.3 掺Er~(3+)倍半氧化物激光晶体 |
| 1.3.4 掺Er~(3+)钙钛矿结构激光晶体 |
| 1.4 论文的研究内容与目的 |
| 第2章 Er:YAP系列晶体的生长及光谱性能 |
| 2.1 提拉法晶体生长技术 |
| 2.2 晶体生长 |
| 2.2.1 晶体生长过程 |
| 2.2.2 晶体生长 |
| 2.3 晶体的结构与质量表征 |
| 2.3.1 X射线衍射分析 |
| 2.3.2 X射线摇摆曲线 |
| 2.4 晶体的光谱性能表征 |
| 2.4.1 吸收光谱 |
| 2.4.2 荧光光谱 |
| 2.4.3 荧光寿命与发射截面 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 10at% Er:YAP晶体的激光性能 |
| 3.1 氙灯泵浦Er:YAP晶体 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 激光性能 |
| 3.1.3 热分布模拟与热焦距测量 |
| 3.1.4 光束质量表征 |
| 3.1.5 激光输出波长 |
| 3.2 LD端面泵浦Er:YAP晶体的激光性能 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 温度分布模拟和热焦距 |
| 3.2.3 激光性能 |
| 3.2.4 激光光束质量 |
| 3.2.5 激光光谱 |
| 3.3 LD侧面泵浦Er:YAP激光 |
| 3.3.1 实验装置 |
| 3.3.2 激光性能 |
| 3.3.3 激光波长 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Er:YAP晶体的偏振输出特性和各向异性 |
| 4.1 Er:YAP晶体的偏振输出特性 |
| 4.1.1 实验装置图 |
| 4.1.2 偏振吸收光谱 |
| 4.1.3 氙灯泵浦 |
| 4.1.4 LD泵浦 |
| 4.1.5 低温吸收光谱及激光上下能级的指认 |
| 4.2 Er:YAP晶体的各向异性输出特性 |
| 4.2.1 吸收光谱 |
| 4.2.2 激光性能 |
| 4.2.3 激光光谱 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 掺铒YAP晶体的激光性能优化 |
| 5.1 不同浓度Er~(3+)掺杂YAP晶体的激光性能 |
| 5.1.1 氙灯泵浦 |
| 5.1.2 LD侧面泵浦 |
| 5.2 Er,Pr:YAP晶体的激光性能 |
| 5.2.1 氙灯泵浦 |
| 5.2.2 LD端面泵浦 |
| 5.2.3 LD侧面泵浦 |
| 5.2.4 Er:YAP与Er,Pr:YAP晶体的激光性能对比 |
| 5.3 凹端面15 at% Er:YAP晶体的激光性能 |
| 5.3.1 激光性能 |
| 5.3.2 热焦距 |
| 5.3.3 激光光束质量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 Er,Pr:YAP晶体的电光调Q |
| 6.1 电光调Q技术与LGS晶体 |
| 6.1.1 电光调Q技术 |
| 6.1.2 LGS晶体 |
| 6.2 氙灯泵浦Er,Pr:YAP晶体的调Q激光性能 |
| 6.2.1 实验装置 |
| 6.2.2 调Q激光性能 |
| 6.2.3 光束质量与激光波长 |
| 6.3 LD侧面泵浦Er,Pr:YAP晶体电光调Q |
| 6.3.1 调Q实验装置 |
| 6.3.2 调Q激光性能 |
| 6.3.3 光束质量 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录A:图注 |
| 附录B:表注 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（2）镱离子掺杂硼酸钪和钨酸锶晶体的生长及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 全固态激光器 |
| §1.3 固体激光材料 |
| §1.4 激光晶体的光谱展宽机制 |
| §1.5 Yb~(3+)离子掺杂晶体 |
| §1.6 Yb:ScBO_3晶体和Yb:SrWO_4晶体的研究现状 |
| §1.7 本文的主要研究工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 Yb:ScBO_3晶体生长 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 生长方法与装置 |
| §2.2.1 光学浮区法 |
| §2.2.2 晶体生长设备 |
| §2.3 生长工艺 |
| §2.3.1 多晶粉料的制备 |
| §2.3.2 多晶料棒的制备 |
| §2.3.3 晶体生长过程 |
| §2.3.4 Yb:ScBO_3晶体生长参数的探索 |
| §2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 Yb:ScBO_3晶体结构及光谱性质研究 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 Yb:ScBO_3晶体结构 |
| §3.3 Yb:ScBO_3晶体的光谱性质 |
| §3.3.1 吸收光谱 |
| §3.3.2 荧光寿命 |
| §3.3.3 荧光光谱 |
| §3.3.4 增益截面 |
| §3.3.5 黄昆里斯因子S的计算 |
| §3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Yb:SrWO_4晶体的生长及光学性能研究 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 Yb:SrWO_4晶体照片 |
| §4.3 Yb:SrWO_4晶体结构 |
| §4.4 Yb:SrWO_4晶体的组分表征 |
| §4.5 Yb:SrWO_4晶体物相分析 |
| §4.6 晶体品质鉴定 |
| §4.6.1 高分辨X射线衍射 |
| §4.6.2 电荷补偿缺陷分析 |
| §4.7 晶体密度 |
| §4.8 晶体硬度 |
| §4.9 热学性质 |
| §4.9.1 比热容 |
| §4.9.2 热膨胀 |
| §4.9.3 热扩散 |
| §4.9.4 热导率 |
| §4.9.5 热冲击系数 |
| §4.10 光学性质 |
| §4.10.1 透过光谱 |
| §4.10.2 吸收截面 |
| §4.10.3 荧光寿命 |
| §4.10.4 激发光谱 |
| §4.10.5 荧光光谱 |
| §4.10.6 增益截面 |
| §4.10.7 黄昆里斯因子S的计算 |
| §4.10.8 量子产率 |
| §4.11 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| §5.1 主要工作及结论 |
| §5.2 主要创新点 |
| §5.3 有待进一步开展的工作 |
| 攻读硕士期间发表论文情况 |
| 攻读硕士期间所获奖励情况 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）掺铒钇镓石榴石晶体生长及其激光性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 1.6μm和3μm激光简介 |
| §1.3 1.6μm和3μm激光器研究现状 |
| §1.3.1 1.6μm激光器研究现状 |
| §1.3.2 3μm激光器研究现状 |
| §1.4 激光增益介质的选择 |
| §1.5 本论文的主要研究工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 掺铒钇镓石榴石晶体生长 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 光浮区法晶体生长概述 |
| §2.3 掺铒钇镓石榴石晶体生长 |
| §2.3.1 多晶料制备 |
| §2.3.2 多晶料棒的制备 |
| §2.3.3 晶体生长工艺及退火 |
| §2.4 影响晶体质量的因素 |
| §2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 Er:YGG晶体结构、组分及热学性质表征 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 Er:YGG晶体结构分析 |
| §3.3 Er:YGG晶体组分表征 |
| §3.4 Er:YGG晶体热学性质表征 |
| §3.4.1 热膨胀和密度 |
| §3.4.2 比热容 |
| §3.4.3 热扩散及热导率 |
| §3.4.4 热冲击系数 |
| §3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Er:YGG晶体光学性质表征 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 吸收光谱 |
| §4.3 荧光寿命 |
| §4.4 荧光光谱 |
| §4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Er:YGG晶体激光性能研究 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 铒离子的交叉弛豫 |
| §5.3 3μm连续激光实验 |
| §5.4 1.6μm连续激光实验 |
| §5.5 1.6μm被动调Q激光实验 |
| §5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 主要研究工作 |
| §6.2 主要创新点 |
| §6.3 有待进一步开展的工作 |
| 攻读博士学位期间发表论文情况 |
| 攻读博士学位期间所获奖励以及专利申请情况 |
| 致谢 |
| Paper 1 |
| Paper 2 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）Er,Pr:YLF、Er:LLF和Er:YAP晶体2.7μm波段激光特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 2.7μm波段中红外激光应用 |
| 1.2 2.7μm波段中红外激光产生技术 |
| 1.3 E~(3+)离子掺杂晶体发展现状及存在问题 |
| 1.3.1 Er~(3+)离子掺杂晶体发展现状 |
| 1.3.2 Er~(3+)离子掺杂晶体面临的瓶颈 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第二章 Er:LLF、Er,Pr:YLF晶体光谱特性分析 |
| 2.1 Er:LLF和Er,Pr:YLF晶体在2.7 μm波段的吸收光谱与吸收截面 |
| 2.2 基于J-O理论的光谱参数计算及分析 |
| 2.2.1 Judd-Ofelt理论 |
| 2.2.2 Er:LLF晶体光谱参数计算 |
| 2.2.3 Er,Pr:YLF晶体光谱参数计算 |
| 2.3 Er:LLF和Er,Pr:YLF晶体在2.7μm波段的荧光光谱与发射截面 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 Er:YAP、Er:LLF、Er,Pr:YLF晶体2.7 μm波段连续波激光特性 |
| 3.1 Er~(3+)掺杂晶体热透镜效应分析 |
| 3.2 连续波激光特性 |
| 3.2.1 Er,Pr:YLF晶体连续波激光特性 |
| 3.2.2 Er:LLF晶体连续波激光特性 |
| 3.2.3 Er:YAP晶体连续波激光特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 Er:YAP晶体2.7μm波段脉冲激光特性 |
| 4.1 脉冲LD端面泵浦Er:YAP准连续激光特性 |
| 4.1.1 脉冲LD端面泵浦优势 |
| 4.1.2 Er:YAP准连续激光特性 |
| 4.2 Er:YAP晶体被动调Q激光特性 |
| 4.2.1 2.7μm波段调Q技术 |
| 4.2.2 基于SESAM的Er:YAP被动调Q激光特性 |
| 4.2.3 基于2D材料的Er:YAP被动调Q激光特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结 |
| 5.1 主要结论及创新点 |
| 5.2 不足之处及有待深入研究的问题 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加的项目、获得的奖励及发表的论文 |
| 附发表论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）新型低维纳米材料的宽带非线性光学特性及应用研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 几种新型低维纳米材料及其制备与表征 |
| 1.2.1 零维量子点 |
| 1.2.2 二维层状硫族化合物 |
| 1.2.3 金属有机骨架颗粒 |
| 1.2.4 低维纳米材料的制备方法 |
| 1.2.5 低维纳米材料的表征手段 |
| 1.3 脉冲激光技术 |
| 1.3.1 调Q与锁模技术 |
| 1.3.2 可饱和吸收器件研究进展 |
| 1.4 本文主要工作与内容安排 |
| 第二章 低维纳米材料的能带结构计算与非线性光学特性表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 第一性原理计算 |
| 2.2.1 密度泛函理论 |
| 2.2.2 广义梯度近似泛函 |
| 2.2.3 计算软件介绍 |
| 2.3 低维纳米材料的非线性光学特性基本理论及测量技术 |
| 2.3.1 低维纳米材料的非线性光学特性基本理论 |
| 2.3.2 Z扫描技术和测量原理 |
| 2.3.3 Z扫描测量装置搭建 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 CdSe/ZnS量子点和BiQDs的非线性光学特性及应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CdSe/ZnS量子点的非线性光学特性及应用研究 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 形貌、结构等特性表征 |
| 3.2.3 近红外波段非线性光学特性研究 |
| 3.2.4 基于CdSe/ZnS量子点可饱和吸收体的1和1.3 μm固态调Q激光器 |
| 3.3 BiQDs在2μm波段的可饱和吸收特性及应用研究 |
| 3.3.1 样品制备 |
| 3.3.2 形貌、结构等特性表征 |
| 3.3.3 2 μm波段非线性光学响应特性研究 |
| 3.3.4 基于BiQDs可饱和吸收体的2 μm固态调Q激光器 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 二维硒化物纳米片的宽带非线性光学特性及应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 InSe纳米片的宽带可饱和吸收特性及应用研究 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 形貌、结构等特性表征 |
| 4.2.3 电子能带结构分析 |
| 4.2.4 近红外波段宽带可饱和吸收特性研究 |
| 4.2.5 基于InSe纳米片可饱和吸收体的1～2 μm固态调Q激光器 |
| 4.3 MoSe_2纳米片在1 μm波段的非线性光学特性及应用研究 |
| 4.3.1 样品制备 |
| 4.3.2 形貌、结构等特性表征 |
| 4.3.3 1 μm波段的非线性光学特性研究 |
| 4.3.4 新型无序激光晶体Nd:CNGG |
| 4.3.5 基于MoSe_2纳米片可饱和吸收体的1μm固态调Q激光器 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 大尺寸单层MoS_2薄膜的宽带非线性光学特性及应用研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 大尺寸单层MoS_2纳米薄膜的制备、表征及电子能带模拟 |
| 5.2.1 样品制备 |
| 5.2.2 形貌、结构等特性表征 |
| 5.2.3 电子能带结构计算 |
| 5.3 大尺寸单层MoS_2薄膜的宽带非线性光学特性研究 |
| 5.3.1 1μm波段的可饱和吸收特性研究 |
| 5.3.2 2μm波段的非线性光学特性研究 |
| 5.4 单层MoS_2薄膜的宽带可饱和吸收特性应用研究 |
| 5.4.1 基于单层MoS_2可饱和吸收体的1μm全固态锁模激光器 |
| 5.4.2 2μm波段新型激光增益晶体Tm,Ho:CaLu_(0.1)Gd_(0.9)AlO_4 |
| 5.4.3 基于单层MoS_2可饱和吸收体的2 μm Tm,Ho:CLGA调Q激光器 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 金属有机骨架ZIF-67的宽带非线性光学特性及应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 ZIF-67颗粒的制备与表征 |
| 6.2.1 样品制备 |
| 6.2.2 形貌、结构等特性表征 |
| 6.3 ZIF-67的电子能带结构与宽带非线性光学特性研究 |
| 6.3.1 电子能带结构分析 |
| 6.3.2 近红外波段的非线性光学特性研究 |
| 6.3.3 2μm波段非线性光学特性研究 |
| 6.4 ZIF-67的宽带可饱和吸收特性在脉冲激光器中的应用 |
| 6.4.1 基于ZIF-67可饱和吸收体的1和1.3 μm固态调Q激光器 |
| 6.4.2 基于ZIF-67可饱和吸收体的2μm固态调Q激光器 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文主要内容和结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加科研项目、获得奖励及发表学术论文情况 |
| 附发表论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）直径3英寸钆镓石榴石晶体生长及性能研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 实验方法 |
| 1.1 晶晶体生长 |
| 1.2 性性能表征 |
| 2 结果与讨论 |
| 2.1 晶晶体结构 |
| 2.1.1 X射射线粉末衍射 |
| 2.1.2 X射射线摇摆曲线 |
| 2.1.3 表表面形貌 |
| 2.1.4 位错 |
| 2.2 透透过光谱 |
| 3 结论 |
（8）新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 锁模技术 |
| 1.2 锁模激光的发展 |
| 1.3 宽带增益介质 |
| 1.4 论文中相关的饱和吸收体 |
| 1.5 CH_4气体浓度检测技术 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 2 Nd:SrLaAlO_4晶体的生长方法及热学、光谱特性测量 |
| 2.1 晶体的生长方法 |
| 2.2 热学性质测量与表征 |
| 2.3 光谱性质测量 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 连续波及调Q激光特性测量 |
| 3.1 被动调Q激光理论 |
| 3.2 Nd:SrLaAlO_4/Cr~(4+):YAG 1.07 μm调Q激光特性测量 |
| 3.3 Nd:SrLaAlO_4/ReSe_2调Q激光特性测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 可调谐激光器件设计及调谐特性测量 |
| 4.1 可调谐激光器的实现方法及发展 |
| 4.2 宽带激光输出特性测量 |
| 4.3 Yb,Nd:ScSiO_5晶体可调谐激光器性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 超短脉冲的产生及测量 |
| 5.1 克尔效应 |
| 5.2 色散及补偿技术 |
| 5.3 超快激光稳腔设计 |
| 5.4 超快激光器输出特性测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 CH_4气体检测应用 |
| 6.1 气体检测方法 |
| 6.2 中红外检测光源的设计与实现 |
| 6.3 甲烷气体远程遥测系统研究 |
| 6.4 甲烷气体遥测实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 研究内容和主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 今后研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（9）飞秒激光与低维材料及介电晶体相互作用及其应用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 参考文献 |
| 第二章 理论基础和实验方法 |
| 2.1 低维纳米材料与介电晶体材料 |
| 2.2 飞秒激光与低维纳米材料的相互作用 |
| 2.3 飞秒激光与介电晶体的相互作用 |
| 2.4 基于光波导平台的紧凑型激光器 |
| 参考文献 |
| 第三章 二维材料的准粒子超快动力学研究及太赫兹能带调制器 |
| 3.1 二维层状二硒化钯材料的制备及基础表征 |
| 3.2 飞秒激光诱导能带重整化及太赫兹相干声子振荡 |
| 参考文献 |
| 第四章 嵌入式金属纳米颗粒的光学性质及在近红外光开关的应用 |
| 4.1 离子注入制备嵌入式金属纳米颗粒及光学特性研究 |
| 4.2 基于嵌入式纳米颗粒与飞秒直写光波导的波导激光器 |
| 参考文献 |
| 第五章 飞秒激光写入YVO_4包层光波导及超高重复频率激光性能研究 |
| 5.1 基于石墨烯、MoS_2、Bi_2Se_3饱和吸收体的6.5 GHz调Q锁模波导激光 |
| 5.2 基于WSe_2饱和吸收体的6.5 GHz调Q锁模波导激光 |
| 参考文献 |
| 第六章 新型二维材料的超快非线性光学特性及在波导激光中的应用 |
| 6.1 Graphene/WS_2二维异质结的非线性光学性质及其在调Q激光中的应用 |
| 6.2 Ag纳米颗粒修饰对Graphene的非线性光学响应增强及其应用 |
| 6.3 基于ReSe_2新型可饱和吸收体的连续锁模波导激光器 |
| 参考文献 |
| 第七章 飞秒激光写入Nd:YAG晶体光波导及在脉冲激光器中的应用 |
| 7.1 基于Nd:YAG包层波导与新型二维材料PtSe_2的8.8 GHz脉冲激光器 |
| 7.2 飞秒激光烧蚀制备Nd:YAG脊型光波导及在波导激光中的应用 |
| 参考文献 |
| 第八章 飞秒激光写入β-BBO晶体包层光波导的研究 |
| 8.1 实验过程 |
| 8.2 结果与讨论 |
| 8.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第九章 总结与展望 |
| 9.1 总结 |
| 9.2 主要创新点 |
| 9.3 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的学术成果及获得的奖励 |
| 学术论文 |
| 发明专利 |
| 参加的国内及国际会议 |
| 获得的荣誉、奖励: |
| 附三篇已发表论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）中红外波段激光晶体的研究进展（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 中红外波段(2～5 μm)激光晶体的研究现状和未来发展趋势 |
| 1.1 ～2 μm波段的掺Tm3+和Ho3+激光晶体 |
| 1.2 ～2.3 μm波段的掺Tm3+激光晶体 |
| 1.3 2～3 μm波段的掺Cr2+激光晶体 |
| 1.4 ～3 μm波段的掺Er3+、U4+、Ho3+和Dy3+激光晶体 |
| 1.5 ～4 μm波段的掺Fe2+激光晶体 |
| 1.6 大于4 μm波段的其他掺杂离子Dy3+、Er3+和Pr3+激光晶体 |
| 2 结 论 |
四、GGG系列激光晶体研究进展（论文参考文献）
- [1]2.7～3微米掺Er3+铝酸钇激光晶体的生长与性能研究[D]. 权聪. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]镱离子掺杂硼酸钪和钨酸锶晶体的生长及其性能研究[D]. 朱孟辉. 山东大学, 2021(11)
- [3]掺铒钇镓石榴石晶体生长及其激光性能研究[D]. 尤丽. 山东大学, 2021(11)
- [4]Er,Pr:YLF、Er:LLF和Er:YAP晶体2.7μm波段激光特性研究[D]. 孙政达. 山东大学, 2021(12)
- [5]新型低维纳米材料的宽带非线性光学特性及应用研究[D]. 潘瀚. 山东大学, 2021(11)
- [6]直径3英寸钆镓石榴石晶体生长及性能研究[J]. 程毛杰,张会丽,董昆鹏,权聪,胡伦珍,韩志远,孙敦陆. 量子电子学报, 2021(02)
- [7]华北光电技术研究所固体激光技术发展历程[J]. 唐晓军,姜东升,李兴旺,岳威,张冬燕,陈一豪. 强激光与粒子束, 2020(12)
- [8]新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究[D]. 董璐璐. 山东科技大学, 2020
- [9]飞秒激光与低维材料及介电晶体相互作用及其应用[D]. 李子琦. 山东大学, 2020
- [10]中红外波段激光晶体的研究进展[J]. 薛艳艳,徐晓东,苏良碧,徐军. 人工晶体学报, 2020(08)