Екипът на Science Island постига нов напредък в градиентната концентрация на Nd:YAG и Nd:GdYAG подготовка на кристали и изследване на ефективността на лазера

Наскоро групата на изследователя Zhang Qingli от института Anguang към Hefei Institute of Materials, Китайската академия на науките и групата на изследователя Jiang Haihe от здравния институт на Китайската академия на науките допълнително си сътрудничат в изследването на градиентния концентрационен лазерен кристален растеж и ефективността на лазера и отгледани лазерни кристали Nd:YAG и Nd:GdYAG с различни градиентни концентрации чрез използване на метод, подобен на везикули, и производителността на Nd:GdYAG лазера е по-добра от тази на Nd:YAG кристал с приблизителна градиентна концентрация и съответните резултати от изследванията са публикувани в " Лазерен растеж на кристали с градиентна концентрация". Nd:GdYAG има по-добра лазерна производителност от Nd:YAG с приблизителна градиентна концентрация и резултатите от свързаните изследвания са публикувани в Optics and Laser Technology, международно известно оптично ТОП списание, под заглавието „Растеж и лазерна производителност на Nd:YAG Серия кристали с градиентна концентрация".
Ефективността на луминесценцията на активираните йони в лазерните кристали обикновено се влияе от фактори като лиганди и кристални полета в матрични кристали. Структурата на енергийното ниво на гадолиниеви йони (Gd {{0}}) е относително проста и няма припокриване на енергийните нива на 4F 3/2, 4I 15/2, 4I 13/2 и 4I 11/2 с тези на неодимовите йони (Nd 3+), така че няма да се генерира кръстосана релаксация на енергийните нива и абсорбция и луминесцентните характеристики на кристалите могат да бъдат реализирани и регулирани. Изследователският екип легира Gd 3+ в Nd:YAG кристали с градиентна концентрация, за да оптимизира луминесцентната ефективност, и използва метода на везикуларен растеж за отглеждане на Nd:YAG и Nd:GdYAG лазерни кристали с различни градиентни концентрации. Концентрациите на Nd:YAG и Nd:GdYAG бяха 0.{17-0.38 at% и 0.{{20}}.86 at %, а концентрациите на Nd:GdYAG бяха 0.18-0.32 ат% в изотропната част, както е определено чрез лазерна стрипинг индуктивно свързана плазмена масспектрометрия (ICP-MS). Коефициентите на абсорбция при 808 nm показват нарастваща тенденция в различни позиции по протежение на посоката на растеж на кристала, което допълнително показва, че концентрацията на Nd 3+ в кристалите има градиентно разпределение. 3 40 mm лазерна лента беше отстранена от част с еднакъв диаметър от три кристала, закръглена и обработена в края, проектиран и обработен радиатор, изпомпван в края, с края с ниска концентрация като падащ край и структурата на плоската кухина и бяха проведени тестове за ефективност на лазера. 0.17-0.38 at% Nd:YAG и 0.18-0.32 at% Nd:GdYAG лазерни наклонени ефективности бяха 52,8% и 55.{{49} }%, а максималната изходна мощност беше съответно 0.17-0.38 at% и 0.18-0.32 at% Nd:GdYAG. Лазерната наклонена ефективност от 0.95-2.86 при% Nd:YAG е 47,4%, а максималната изходна мощност е 6,82 W. Когато краят с висока концентрация е падащият край, ефективността на лазера намалява значително.
Експерименталните резултати показват, че кристалът с градиентна концентрация може ефективно да подобри ефективността на лазерния изход и лазерната производителност на градиентната концентрация Nd:GdYAG е по-добра от тази на приблизителния градиент на концентрация Nd:YAG кристал и се очаква лазерният кристал с градиентна концентрация да осигуряват нов тип основа от кристален материал за високоефективна лазерна технология.
Тази изследователска работа беше подкрепена от Националната природонаучна фондация на Китай (NSFC) и Комитета за насърчаване на младежките иновации на Китайската академия на науките (CAS).

Концентрационно разпределение на изодиаметрите на кристалите

Отглеждане на кристални заготовки

Абсорбционни спектри на различни позиции в посоката на растеж

Вариация на изходната мощност на лазера с мощност на помпата в три вида кристални ленти