Zespół Science Island poczynił nowe postępy w zakresie przygotowania kryształów Nd:YAG i Nd:GdYAG w zakresie koncentracji gradientu oraz badań nad wydajnością lasera

Niedawno grupa badacza Zhanga Qingli z Instytutu Materiałów Anguang Instytutu Materiałów Hefei Chińskiej Akademii Nauk i grupa badacza Jiang Haihe z Instytutu Zdrowia Chińskiej Akademii Nauk dalej współpracowali w badaniach wzrostu kryształów lasera o gradientowym stężeniu i wydajności lasera, a także osiągnęli hodowano kryształy lasera Nd:YAG i Nd:GdYAG o różnych stężeniach gradientu przy użyciu metody pęcherzykowej, a wydajność lasera Nd:GdYAG jest lepsza niż w przypadku kryształu Nd:YAG o przybliżonym stężeniu gradientu, a odpowiednie wyniki badań zostały opublikowane w „ Wzrost kryształów lasera o gradientowym stężeniu”. Nd:GdYAG ma lepszą wydajność lasera niż Nd:YAG przy przybliżonym stężeniu gradientu, a wyniki badań na ten temat zostały opublikowane w Optics and Laser Technology, międzynarodowym czasopiśmie TOP poświęconym optyce, pod tytułem „Growth and Laser Performance of Nd:YAG Seria Kryształy o stężeniu gradientowym”.
Na wydajność luminescencji aktywowanych jonów w kryształach lasera ogólnie wpływają takie czynniki, jak ligandy i pola krystaliczne w kryształach matrix. Struktura poziomów energii jonów gadolinu (Gd {0}}) jest stosunkowo prosta i poziomy energii 4F 3/2, 4I 15/2, 4I 13/2 i 4I nie pokrywają się 11/2 z jonami neodymu (Nd 3+), tak że nie będzie generowana żadna relaksacja krzyżowa poziomów energii ani absorpcja, a także można będzie realizować i regulować luminescencję kryształów. Zespół badawczy domieszkował Gd 3+ do kryształów Nd:YAG przy stężeniu gradientowym, aby zoptymalizować wydajność luminescencji, i zastosował metodę wzrostu pęcherzykowego do wyhodowania kryształów lasera Nd:YAG i Nd:GdYAG o różnych stężeniach gradientu. Stężenia Nd:YAG i Nd:GdYAG wynosiły 0.17-0,38 at% i 0.{{20}}.86 at %, a stężenia Nd:GdYAG wynosiły 0.18-0,32 at% w części izotropowej, jak określono za pomocą spektrometrii mas z indukcyjnie sprzężoną plazmą z odpędzaniem laserowym (ICP-MS). Współczynniki absorpcji przy 808 nm wykazują tendencję rosnącą w różnych pozycjach wzdłuż kierunku wzrostu kryształów, co dodatkowo wskazuje, że stężenie Nd 3+ w kryształach ma rozkład gradientowy. Z części trzech kryształów o równej średnicy usunięto pręt laserowy o średnicy 3 40, zaokrąglono i obrobiono czołowo, zaprojektowano i przetworzono radiator, napompowano czoło, przy czym koniec o niskim stężeniu był końcem padającym i płaskiej struktury wnęki oraz przeprowadzono badania wydajności lasera. 0.17-0.38 at% Nd:YAG i 0.18-0.32 at% Nd:GdYAG skuteczność pochylania lasera Nd:GdYAG wyniosła 52,8% i 55.{{49} }%, a maksymalna moc wyjściowa wynosiła odpowiednio 0,17-0,38 at% i 0,18-0,32 at% Nd:GdYAG. Wydajność skosu lasera wynosząca 0,95-2.86 at% Nd:YAG wynosi 47,4%, a maksymalna moc wyjściowa wynosi 6,82 W. Gdy koniec o wysokim stężeniu jest końcem padającym, wydajność lasera spada znacznie.
Wyniki eksperymentów pokazują, że kryształ o stężeniu gradientowym może skutecznie poprawić wydajność wyjściową lasera, a wydajność lasera o stężeniu gradientowym Nd:GdYAG jest lepsza niż w przypadku kryształu Nd:YAG o przybliżonym stężeniu gradientowym i oczekuje się, że kryształ lasera o stężeniu gradientowym zapewniają nowy rodzaj krystalicznej podstawy materiałowej dla wysokowydajnej technologii laserowej.
Te prace badawcze były wspierane przez Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych (NSFC) i Komitet Promocji Innowacji Młodzieży Chińskiej Akademii Nauk (CAS).

Rozkład stężeń izodiametrów kryształów

Rosnące kryształowe półfabrykaty

Widma absorpcji w różnych pozycjach kierunku wzrostu

Zmiana mocy wyjściowej lasera wraz z mocą pompy w trzech rodzajach sztabek kryształu