【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所先進(jìn)激光與光電功能材料部激光晶體研究中心在鏑鋱共摻氟化釔鋰(Dy,Tb:LiYF4) 晶體研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Crystal Growth, Property Investigation, and the Deactivation Effect of Tb3+ in Dy3+/Tb3+ Codoped LiYF4 Crystals: Promising Crystals for All-Solid-State Yellow Lasers ”為題發(fā)表于 Crystal Growth & Design。
黃光激光在激光信標(biāo)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用價(jià)值。Dy3+離子4f組態(tài)內(nèi)4F9/2 → 6H13/2躍遷對(duì)應(yīng)黃光激發(fā)(∼575 nm)，其位于450 nm處的吸收與商用藍(lán)光LD匹配，適合作為實(shí)現(xiàn)黃光激光的激活離子。LiYF4晶體具有寬的光學(xué)透過(guò)波段、較低的聲子能量 (-460 cm-1)、負(fù)的折射率溫度系數(shù)和較高的熱導(dǎo)率，是一種綜合性能優(yōu)良的氟化物基質(zhì)晶體。
研究團(tuán)隊(duì)研究了Dy:LiYF4和Dy,Tb:LiYF4晶體的生長(zhǎng)、光譜性能以及能量傳遞機(jī)制。研究結(jié)果表明：共摻Tb3+后，從Dy3+的6H13/2能級(jí)到Tb3+的7F4能級(jí)的能量傳遞效率高達(dá)55.4%，降低了Dy3+下能級(jí)6H13/2的壽命，起到較好的退激活作用，同時(shí)，Tb3+的摻入對(duì)Dy3+的上能級(jí)(4F9/2)幾乎沒有影響。Dy,Tb:LiYF4晶體在575 nm處的發(fā)射截面提高了53.5%，有望實(shí)現(xiàn)黃光激光輸出。
相關(guān)工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金的支持。
圖1. Dy3+和Tb3+能級(jí)結(jié)構(gòu)
圖2. Dy:LiYF4晶體發(fā)射截面(左)，Dy,Tb:LiYF4晶體發(fā)射截面(右)
圖3. 共摻Tb3+前后能級(jí)壽命；Dy,Tb:LiYF4黃光激發(fā)上(a)下(b)級(jí)能級(jí)壽命，Dy:LiYF4黃光激發(fā)上(c)下(d)級(jí)能級(jí)壽命
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