Science Island-team boekt nieuwe vooruitgang in gradiëntconcentratie Nd:YAG en Nd:GdYAG-kristalvoorbereiding en onderzoek naar laserprestaties

Onlangs hebben de groep van onderzoeker Zhang Qingli van het Anguang Institute of Hefei Institute of Materials, de Chinese Academie van Wetenschappen en de groep van onderzoeker Jiang Haihe van het Health Institute van de Chinese Academie van Wetenschappen verder samengewerkt in de studie van gradiëntconcentratielaserkristalgroei en laserprestaties, en hebben gegroeide Nd:YAG- en Nd:GdYAG-laserkristallen met verschillende gradiëntconcentraties met behulp van een blaasjesachtige methode, en de Nd:GdYAG-laserprestaties zijn beter dan die van het geschatte Nd:YAG-kristal met gradiëntconcentratie, en relevante onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in " Gradiëntconcentratie laserkristalgroei". Nd:GdYAG heeft betere laserprestaties dan Nd:YAG met een geschatte gradiëntconcentratie, en de gerelateerde onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Optics and Laser Technology, een internationaal gerenommeerd TOP-tijdschrift op het gebied van optica, onder de titel "Growth and Laser Performance of Nd:YAG Serie kristallen met gradiëntconcentratie".
De luminescentieprestaties van geactiveerde ionen in laserkristallen worden over het algemeen beïnvloed door factoren zoals liganden en kristalvelden in matrixkristallen. De energieniveaustructuur van gadoliniumionen (Gd {{0}}) is relatief eenvoudig en er is geen overlap tussen de energieniveaus van 4F 3/2, 4I 15/2, 4I 13/2 en 4I 11/2 met die van neodymiumionen (Nd 3+), zodat er geen kruisrelaxatie van de energieniveaus en geen absorptie zal worden gegenereerd, en de luminescentieprestaties van de kristallen kunnen worden gerealiseerd en geregeld. Het onderzoeksteam doteerde Gd 3+ in Nd:YAG-kristallen met gradiëntconcentratie om de luminescentieprestaties te optimaliseren, en gebruikte de vesiculaire groeimethode om Nd:YAG- en Nd:GdYAG-laserkristallen met verschillende gradiëntconcentraties te laten groeien. De concentraties van Nd:YAG en Nd:GdYAG waren 0.17-0.38 at% en 0.{{20}}.86 %, en de concentraties van Nd:GdYAG waren 0.18-0.32 at% in het isotrope gedeelte, zoals bepaald door laserstripping inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS). De absorptiecoëfficiënten bij 808 nm laten een stijgende trend zien op verschillende posities langs de kristalgroeirichting, wat verder aangeeft dat de Nd 3+-concentratie in de kristallen een gradiëntverdeling heeft. Een laserstaaf van 3 40 mm werd verwijderd uit het deel van drie kristallen met gelijke diameter, afgerond en aan de voorkant verwerkt, een koellichaam ontworpen en verwerkt, aan de voorkant gepompt, met het uiteinde met lage concentratie als het invallende uiteinde en de platte holtestructuur en de laserprestatietests werden uitgevoerd. 0.17-0.38 bij% Nd:YAG en 0.18-0.32 bij% Nd:GdYAG schuine laserefficiënties waren 52,8% en 55.{{49} }% en het maximale uitgangsvermogen was respectievelijk 0.17-0.38 at% en 0.18-0.32 at% Nd:GdYAG. De laserhellingsefficiëntie van 0.95-2.86 bij% Nd:YAG is 47,4% en het maximale uitgangsvermogen is 6,82 W. Wanneer het hoge concentratie-uiteinde het invallende uiteinde is, nemen de laserprestaties af aanzienlijk.
De experimentele resultaten tonen aan dat het gradiëntconcentratiekristal de laseruitvoerefficiëntie effectief kan verbeteren, en dat de laserprestaties van gradiëntconcentratie Nd:GdYAG beter zijn dan die van het geschatte gradiëntconcentratie Nd:YAG-kristal, en dat het laserkristal met gradiëntconcentratie naar verwachting bieden een nieuw type kristallijne materiaalbasis voor zeer efficiënte lasertechnologie.
Dit onderzoekswerk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (NSFC) en het Youth Innovation Promotion Committee van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS).

Concentratieverdeling van isodiameters van kristallen

Kristallen blanco's kweken

Absorptiespectra op verschillende posities in de groeirichting

Variatie van het laseruitgangsvermogen met pompvermogen in drie soorten kristalstaven