两种掺钕石榴石晶体的生长及光谱性能比较开题报告

1. 研究目的与意义

高功率大能量固体激光器在军事，能源，工业，加工等方面有重要的应用，是固体激光器发展的一个重要方向。此外在光电对抗、激光致盲、材料加工等领域-有广泛的用途。它常用于测距、跟踪、制导、打孔、切割和焊接、半导体材料退火、电子器件微加工、大气检测、光谱研究、外科和眼科手术、等离子体诊断、脉冲全息照相以及激光核聚变等方面，并可以应用到高能激光武器中，对于国防事业起着重要的作用。固体激光器还用作可调谐染料激光器的激励源。固体激光器的发展趋势是材料和器件的多样化，包括寻求新波长和工作波长可调谐的新工作物质，提高激光器的转换效率，增大输出功率，改善光束质量，压缩脉冲宽度，提高可靠性和延长工作寿命等。

近年来激光二极管（ld）技术的进步，石榴石晶体是重要的激光物质，具有热导率高、机械性能好、抗损伤阈值高等优点，由于其优异的激光特性，使得其在全固化高功率激光器领域中的地位越来越重要。此外因为其结构上的完整性以及其物理参数上的广泛性，使得它有着层出不穷的性质，成为激光介质中最有前途的种类之一。

掺钕激光晶体作为研究最多的一类固体激光器的增益介质也是较早被使用的激光晶体之一，迄今为止已经有上百种该类晶体实现了激光运转，直到现在一直都有着广泛的应用。掺钕的石榴石晶体具有良好的力学和化学稳定性、高的热导率、宽的泵浦吸收带、长的荧光寿命，泵浦光的吸收和储能性能都较好。掺钕石榴石是以nd3 为代表的四能级系统晶体，激光下能级与基态相距较远，泵浦阈值较低，晶体的吸收和发射截面都较大，是一种非常好的激光增益介质，可实现连续光和脉冲式激光运转。钕离子（nd3 ）掺入石榴石晶体中发光波段在1微米左右，因此，nd3 的石榴石晶体已成为1微米波段大平均功率固体激光器首选材料之一。所以此论文以掺钕石榴石为研究目标，研究它的光谱特性，为晶体的合理应用提供依据。

2. 研究内容和预期目标

本毕业论文主要研究掺nd3 的石榴石晶体（nd:ggg，nd:luag单晶体）的生长和光谱性质，通过两种晶体光谱的对比，进而分析基质对晶体发光性能的影响，为将来更好的应用打下相关基础。

本论文具体内容如下：

1.采用提拉法生长nd离子掺杂浓度为1at.%的nd:luag晶体和掺杂浓度为2at.%的nd:ggg单晶体。

3. 研究的方法与步骤

1.样本准备：

nd:luag晶体生长所用的原料为lu₂o₃（99.999%），al₂o₃(99.999%),nd₂o₃(99.999%),按化学计量比进行配料,其中nd3 掺杂浓度为1at%,在自行研制的混料机上均匀混料20h,放入马弗炉加热至1300c, 合成 nd:luag晶体。

nd:ggg晶体生长所用的原料为gd₂o₃（99.999%），ga₂o₃(99.999%),nd₂o₃(99.999%),按化学计量比进行配料,其中nd3 掺杂浓度为2at%,在自行研制的混料机上均匀混料48h,放入马弗炉加热至1200c并恒温10h, 合成 nd:ggg多晶原料。

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,邾根祥，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.

5. 计划与进度安排

1．2022.11.16～2022.2.21 学生与指导老师见面，根据指导老师的建议查阅文献资料；

2．2022.2.22～2022.3.13 开学后，向指导老师汇报情况，并根据任务书写出开题报告；

3．2022.3.14～2022.5.8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；