Tim Science Islanda pravi novi napredak u gradijentnoj koncentraciji Nd:YAG i Nd:GdYAG pripreme kristala i istraživanja performansi lasera

Nedavno su grupa istraživača Zhang Qinglija sa Instituta za materijale u Hefeiu Anguang, Kineske akademije nauka i grupa istraživača Jiang Haihea sa Instituta za zdravlje Kineske akademije nauka dalje sarađivali u proučavanju rasta laserskih kristala i performansi lasera s gradijentom koncentracije, te su uzgojeni Nd:YAG i Nd:GdYAG laserski kristali s različitim koncentracijama gradijenta korištenjem metode poput vezikule, a performanse Nd:GdYAG lasera su bolje od približne koncentracije gradijenta Nd:YAG kristala, a relevantni rezultati istraživanja objavljeni su u " Gradijent koncentracije laserskog kristalnog rasta". Nd:GdYAG ima bolje laserske performanse od Nd:YAG sa približnom koncentracijom gradijenta, a srodni rezultati istraživanja objavljeni su u Optics and Laser Technology, međunarodno poznatom optičkom TOP časopisu, pod naslovom "Rast i laserske performanse Nd:YAG-a Serija kristala sa koncentracijom gradijenta".
Na performanse luminiscencije aktiviranih jona u laserskim kristalima generalno utiču faktori kao što su ligandi i kristalna polja u matričnim kristalima. Struktura energetskog nivoa jona gadolinijuma (Gd {{0}}) je relativno jednostavna i nema preklapanja energetskih nivoa 4F 3/2, 4I 15/2, 4I 13/2 i 4I 11/2 sa neodimijum jonima (Nd 3+), tako da neće doći do unakrsne relaksacije nivoa energije i apsorpcije, a performanse luminiscencije kristala se mogu realizovati i regulisati. Istraživački tim je dopirao Gd 3+ u Nd:YAG kristale sa koncentracijom gradijenta kako bi optimizirao performanse luminiscencije i koristio metodu vezikularnog rasta za uzgoj Nd:YAG i Nd:GdYAG laserskih kristala s različitim koncentracijama gradijenta. Koncentracije Nd:YAG i Nd:GdYAG bile su 0.17-0.38 at% i 0.{{20}}.86 na %, a koncentracije Nd:GdYAG bile su 0.18-0.32 at% u izotropnom dijelu, što je određeno laserskom striping induktivno spregnutom plazma masenom spektrometrijom (ICP-MS). Koeficijenti apsorpcije na 808 nm pokazuju trend rasta na različitim pozicijama duž pravca rasta kristala, što dalje ukazuje da koncentracija Nd 3+ u kristalima ima gradijentnu distribuciju. Laserska šipka od 3 40 mm je uklonjena sa dijela tri kristala jednakog promjera, zaobljena i obrađena na krajnjoj strani, rashladni element dizajniran i obrađen, pumpan na krajnju stranu, sa krajem niske koncentracije kao upadnim krajem i ravnu strukturu šupljine i izvršena su ispitivanja performansi lasera. 0.17-0.38 at% Nd:YAG i 0.18-0.32 at% Nd:GdYAG laserska efikasnost kosih nagiba bila je 52,8% i 55.{{49} }%, a maksimalna izlazna snaga bila je 0.17-0.38 at% i 0.18-0.32 at% Nd:GdYAG, respektivno. Efikasnost laserskog nagiba od 0.95-2.86 at% Nd:YAG je 47,4%, a maksimalna izlazna snaga je 6,82 W. Kada je kraj visoke koncentracije kraj incidenta, performanse lasera se smanjuju značajno.
Eksperimentalni rezultati pokazuju da kristal koncentracije gradijenta može efikasno poboljšati izlaznu efikasnost lasera, a laserski učinak gradijenta koncentracije Nd:GdYAG je bolji od približne koncentracije gradijenta Nd:YAG kristala, a očekuje se da će laserski kristal s gradijentom koncentracije pružaju novu vrstu kristalnog materijala osnove za visokoefikasnu lasersku tehnologiju.
Ovaj istraživački rad podržali su Nacionalna fondacija za prirodne nauke Kine (NSFC) i Komitet za promociju inovacija mladih Kineske akademije nauka (CAS).

Raspodjela koncentracije izodijametara kristala

Uzgoj kristalnih praznina

Spektri apsorpcije na različitim pozicijama u smjeru rasta

Varijacija izlazne snage lasera sa snagom pumpe u tri vrste kristalnih šipki