Nd离子掺杂钆镓石榴石晶体光谱与激光性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

钆镓石榴石(ggg)晶体材料和掺稀土钆镓石榴石(re:ggg)晶体具有很多优点,特别适合用来做磁泡、磁光、静磁波器件以及布洛赫线磁泡存储器用的基片,它还可被用作新型固体激光基质材料和深冷磁致冷材料,由于它的颜色鲜艳,硬度高,折射率大也可用作装饰宝石材料。

gd₃ga₂(gao₄)₃(ggg)晶体属立方晶系,点群为o _h¹⁰,空间群为i_a3d,每单胞含 8 个化学式单位。24gd³ 、16ga³ 和24ga³ 分别占据十二面体、八面体和四面体o配位的中心位置。gd³ 与nd³ 均为稀土离子,且离子半径较为接近,分别为 0.094和0.099nm。掺入的nd³ 主要取代gd³ ,占据十二面体的位置,而不是取代八面体和四面体中心的ga³ 。

nd离子掺杂钆镓石榴石晶体(nd:ggg ) 分子式为nd³ :gd₃ga₅o₁₂。nd:ggg晶体具有良好的力学和化学稳定性、较宽的泵浦吸收带以及较长的荧光寿命等优点,可作为高平均功率固体热容激光器的工作介质,各国正在积极开展这方面的研究工作,以期用于激光武器系统。

2. 研究内容和预期目标

高功率大能量固体激光器在军事，能源，等多方面有重要的应用，是固体激光器发展的一个重要方向。nd离子掺杂钆镓石榴石（nd:ggg）在力学和化学方面都有良好的稳定性，同时还拥有高热导率、宽泵浦吸收带以及长荧光寿命等优点，泵浦光的吸收和储能性能都较好，可实现连续光和脉冲式激光运转。因此nd:ggg已成为大平均功率固体激光器的首选材料之一。本课题以nd:ggg晶体为主要研究对象，研究晶体的生长过程，表征结构性质。研究晶体的光谱性能与激光性能，为晶体应用于高功率大能量激光器提供理论依据。

具体内容如下：

（1）采用提拉法生长nd³ 掺杂浓度为2at%的nd:ggg晶体。

3. 研究的方法与步骤

一、采用提拉法生长nd:ggg晶体。

（1）将合成的nd:ggg多晶原料装炉进行晶体生长，采用提拉法,利用微缩籽晶技术生长 nd:ggg晶体。

（2）生长完成后降至室温，取出晶体，对晶体进行去火。经过切割、粗磨、细磨和双面抛光等工序得到测试所用样品。

4. 参考文献

[1] 曾繁明, 刘景和, 孙晶. 掺钕钆镓石榴石晶体生长及完整性研究[j]. 人工晶体学报，2008，37(5):1113-1116.

[2] 陶德节,郑根祥，闰如顺，等. 提拉法生长钆稼石榴石（ggg）晶体[j].量子电子学报，2003，20(5):550-552.

[3] 曾繁明, 张莹, 孙晶，等. 掺钕钆镓石榴石激光晶体光谱分析[j].光谱学与光谱分析，2009，29(5):1323-1326.

[4]吕景霞，张莹，曾繁明，等. nd:ggg 晶体生长、光谱性能及激光性能[j].硅酸盐学报，2008，36(6):821-824.

5. 计划与进度安排

2．2022.3.1～2022.3.12 开学后，向指导老师汇报情况，并根据任务书写出开题报告；

3．2022.3.13～2022.5.9学生根据调研资料和指导老师要求进行实验，并进行数据分析，及时与教师交流实验进展，及时解决出现的问题；

4．2022.5.10～2022.5.23整理材料，书写毕业论文，并与教师沟通，论文初步定稿；