사이언스 아일랜드 팀, 그라데이션 농도 Nd:YAG 및 Nd:GdYAG 결정 준비 및 레이저 성능 연구에서 새로운 진전을 이루다

최근 중국과학원 허페이재료연구소 안광연구소 연구원 장칭리(Zhang Qingli) 그룹과 중국과학원 건강연구소 연구원 장하이허(Jiang Haihe) 그룹은 경사 농도 레이저 결정 성장 및 레이저 성능 연구에 더욱 협력해 왔으며, Vesicle-like 방법을 이용하여 서로 다른 기울기 농도로 Nd:YAG 및 Nd:GdYAG 레이저 결정을 성장시켰으며, Nd:GdYAG 레이저 성능은 근사 기울기 농도 Nd:YAG 결정보다 우수하며 관련 연구 결과가 " 그라데이션 농도 레이저 결정 성장". Nd:GdYAG는 대략적인 기울기 농도에서 Nd:YAG보다 레이저 성능이 우수하며, 관련 연구 결과는 국제적으로 유명한 광학 TOP 저널인 Optics and Laser Technology에 "Growth and Laser Performance of Nd:YAG"라는 제목으로 게재되었습니다. 농도 변화도가 있는 시리즈 결정".
레이저 결정에서 활성화된 이온의 발광 성능은 일반적으로 매트릭스 결정의 리간드 및 결정장과 같은 요인의 영향을 받습니다. 가돌리늄 이온(Gd{0}})의 에너지 준위 구조는 비교적 단순하며, 4F 3/2, 4I 15/2, 4I 13/2, 4I의 에너지 준위가 겹치지 않는다. 네오디뮴 이온(Nd3+)과 11/2이므로 에너지 준위의 교차 이완과 흡수가 발생하지 않으며 결정의 발광 성능을 구현하고 조절할 수 있습니다. 연구팀은 발광 성능을 최적화하기 위해 구배 농도를 갖는 Nd:YAG 결정에 Gd3+를 도핑하고, 소포체 성장 방법을 사용하여 서로 다른 구배 농도를 갖는 Nd:YAG 및 Nd:GdYAG 레이저 결정을 성장시켰다. Nd:YAG 및 Nd:GdYAG의 농도는 0.17-0.38 at% 및 0.{{20}}.86 at%였습니다. %이고, Nd:GdYAG의 농도는 레이저 스트리핑 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 측정한 등방성 부분에서 0.18-0.32 at%였습니다. 808 nm의 흡수 계수는 결정 성장 방향을 따라 다양한 위치에서 증가하는 경향을 나타내며, 이는 결정의 Nd 3+ 농도가 구배 분포를 가짐을 나타냅니다. 3개의 결정의 동일한 직경 부분에서 3 40 mm 레이저 바를 제거하고 둥글게 하고 단면을 처리하고 방열판을 설계하고 처리하고 단면을 펌핑하여 저농도 끝을 입사 끝으로 하고 플랫 캐비티 구조 및 레이저 성능 테스트가 수행되었습니다. 0.17-0.38 at% Nd:YAG 및 0.18-0.32 at% Nd:GdYAG 레이저 경사 효율은 52.8% 및 55였습니다.{{49} }%이고 최대 출력 전력은 각각 0.17-0.38 at% 및 0.18-0.32 at% Nd:GdYAG였습니다. 0.95-2.86 at% Nd:YAG의 레이저 경사 효율은 47.4%이고, 최대 출력 전력은 6.82W이다. 고농도 끝이 입사 끝일 경우 레이저 성능이 저하된다. 상당히.
실험 결과에 따르면 구배 농도 결정은 레이저 출력 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있으며 구배 농도 Nd:GdYAG의 레이저 성능은 근사 구배 농도 Nd:YAG 결정보다 우수하며 구배 농도 레이저 결정은 고효율 레이저 기술을 위한 새로운 유형의 결정질 재료 기반을 제공합니다.
이 연구 작업은 중국 국립자연과학재단(NSFC)과 중국과학원(CAS) 청년혁신촉진위원회의 지원을 받았습니다.

결정의 등경의 농도 분포

성장하는 크리스탈 블랭크

성장 방향의 다양한 위치에서의 흡수 스펙트럼

3종의 크리스탈 바의 펌프 파워에 따른 레이저 출력 파워의 변화