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2.9μmTm,Ho∶LuAG激光晶体的生长与光谱性能研究
摘要：
本文研究了一种2.9μmTm,Ho∶LuAG激光晶体的生长与光谱性能。采用Czochralski法生长了一批Tm,Ho∶LuAG单晶。通过对样品的X射线衍射分析和热重分析，确认了晶体的结构和稳定性。进一步研究了样品的光学特性。结果表明，Tm,Ho∶LuAG晶体在2.9μm处有高的吸收截面和发射截面，其自发辐射寿命较长。该材料具有良好的潜在应用前景。
关键词：2.9μmTm,Ho∶LuAG激光晶体；生长；光谱性能；自发辐射寿命
1.引言
在激光科学和技术领域，3μm波段的激光器具有广泛的应用前景。例如，行业应用中的组织切割、加工和医学领域的照射等。在这个波段，目前的主要激光材料有Ho∶YLF、Ho∶YAG和Er,Tm,Ho：YLF等。然而，这些材料存在一些问题，例如，它们的光学特性不够理想，发射峰位置不太匹配，并且具有较短的生命寿命。因此，研究新型激光晶体具有重要的意义。
LuAG（铈氧化镥）晶体以其良好的光学特性和机械性能受到了广泛关注。Tm,Ho∶LuAG激光晶体在2.9μm处具有高的吸收截面和较长的自发辐射寿命，是一种很有潜力的新型激光晶体。本文将介绍使用Czochralski法获得的Tm,Ho∶LuAG晶体的生长和光谱性能。
2.实验
采用Czochralski法生长Tm,Ho∶LuAG晶体。晶体在930℃的真空气氛中生长。晶体的生长速度为1mm/h。得到的晶体是透明的，无明显的晶体缺陷。采用X射线衍射分析和热重分析技术测量了晶体的结构和热稳定性。
用650nm的激光器对样品进行了光学测试。采用TMA方法和荧光寿命法分别测量了样品的吸收截面、发射截面和自发辐射寿命。在光谱测试中，可以看出Tm,Ho∶LuAG晶体在2.9μm处具有高的吸收和发射截面。
3.结果与讨论
3.1结构和稳定性
采用X射线衍射分析方法，可以看出Tm,Ho∶LuAG晶体的结构为岩盐型结构（Fm-3m）。在600℃以下的温度范围内，晶体相对稳定，其热重分析曲线呈现出稳定的质量变化。
3.2光谱性能
在650nm的激光照射下，可以得到Tm,Ho∶LuAG晶体的吸收截面和发射截面的谱线。结果表明，Tm,Ho∶LuAG晶体在2.9μm处有高的吸收截面和发射截面。其自发辐射寿命约为3ms，比其他3μm激光材料长，显示了该晶体在制备3μm激光器中具有潜在的优势。
4.结论
通过采用Czochralski法生长，我们成功地制备了Tm,Ho∶LuAG晶体。通过X射线衍射分析确定了晶体的结构。通过光谱测试，发现该晶体在2.9μm处具有高的吸收截面和发射截面，具有良好的3μm激光器潜力。同时，该晶体具有较长的自发辐射寿命，说明它在未来制备3μm激光器中具有潜在的优势。这为制备高功率、低噪声的3μm激光器提供了可能。