1. 研究目的与意义
随着20世纪60年代第一台红宝石晶体激光器问世，激光就此诞生，而激光晶体作为激光技术的基础与核心，是研究过程中必不可少的材料。Yb∶YAG是诞生较早的一种激光晶体,它具有吸收带宽,上能级寿命长,量子效率高等的优点，近十多年来发展迅速，已经成为当今激光的研究热点，并且实现了连续、脉冲、超短脉冲、波长连续可调谐、倍频等输出，随着科学技术的飞速发展，2微米激光晶体Yb,Ho:YAG的应用领域在不断地拓展，巨大的应用前景备受人们的重视。
Yb∶YAG晶体为准三能级结构的激光晶体 ,由于Yb3 离子的4f 壳层电子受外界影响大、在晶场中具有强的电-声子耦合效应，掺Yb激光介质普遍具有较宽的吸收和发射带，有利于LD抽运和产生超短脉冲。另外，Yb3 的电子构型为4f13，掺Yb3 激光晶体仅有两个电子态，基态 2F7/2和激发态 2F5/2,由于在 2F5/2 这个上能级之上不存在任何其他激光态能级，所以可以避免上转换、激发态吸收和驰豫振荡等激光能量损耗。在晶格场作用下，能级发生分裂，激光过程最有可能发生在上能级 2F5/2 最低的斯塔克能级和下能级 2F7/2的子能级之间，形成准三能级的激光运行机制。Ho：YAG在液氮温度下实现激光震荡，Ho3 离子的辐射跃迁是5I7-5I8，使用的晶体用熔盐法生长，当激光晶体输出的波长是2.1233μm 时，脉冲阈值是410J，高的阈值限制了Ho:YAG激光器的实际应用，且Ho:YAG泵浦效率低是由于Ho3 在YAG只有几条弱吸收线，经研究发现，Er,Tm,Ho：YAG之所以在80K以下才能实现激光运转，主要有两个原因:(1)Ho3 离子的激光下能级接近于基态,80K以上热诱导跃迁使终端能级上粒子数迅速增加:(2)低温下所有激光过程是单向的，能量转移可逆地进行降低了激光效率。
2. 研究内容和预期目标
2μm区域人眼安全激光由于其在水中、大气、水蒸气等示踪气体中良好的吸收特性而引起人们的兴趣 ,其波长容易被水吸收，Ho3 的能级之间跃迁就会发出 2μm 荧光。但Ho3 在 900～1100nm范围内吸收很弱 , 不能与 InGaAs 激光二极管 (LD) 有效耦合。因此实现Ho3 激光高效输出是目前研究的一个重要方向。本毕业论文主要研究Yb,Ho共掺YAG晶体，研究晶体的生长及光谱性能，为其在激光雷达及医学方面的应用奠定基础。
本论文具体内容如下：
3. 研究的方法与步骤
一、采用提拉法生长掺杂浓度Yb离子15at.%,Ho离子1at.%的Yb,Ho:YAG单晶体。
（1）先将各高纯氧化物粉末在空气中灼烧，除去吸附的水和其他杂质，然后按化学式计量比严格称量，并研磨均匀，压成直径略小于坩埚内径的块体；
（2）铱坩埚1200℃恒温预烧数小时后，将块体放入坩埚中开始生长晶体；
4. 参考文献
[1] 曹余惠，刘福云，李成，等. 2μm波段固体激光材料的发展[J]. 激光与红外，1993，23(3):15-19.
[2] 沈毅，张山，杨瑜，等. 980 nmLD激发下 YAG:Yb3 ，Ho3 纳米晶粉体的上转换发光[J].河北理工大学学报，2009，31(4):94-97.
[3] 李锋锋，张明熹，沈毅，等. 溶胶-凝胶法制备 YAG:Ho3 ,Yb 3 纳米晶 [ J].稀有金属与硬质合金, 2009, 37(4): 1-6 .
5. 计划与进度安排
1．2024.12.16～2024.2.19学生与指导老师见面，根据指导老师的建议查阅文献资料；
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