Тим Научног острва прави нови напредак у концентрацији градијента Нд:ИАГ и Нд:ГдИАГ припреме кристала и истраживања перформанси ласера

Недавно су група истраживача Џанга Ћинглија са Института за материјале Хефеи Ангуанг, Кинеске академије наука и група истраживача Јианг Хаихеа са Института за здравље Кинеске академије наука даље сарађивали у проучавању раста ласерских кристала у градијентној концентрацији и перформанси ласера, и узгојени Нд:ИАГ и Нд:ГдИАГ ласерски кристали са различитим концентрацијама градијента коришћењем методе попут везикуле, а перформансе Нд:ГдИАГ ласера ​​су боље од приближне концентрације градијента Нд:ИАГ кристала, а релевантни резултати истраживања су објављени у " Градијент концентрације ласерског кристалног раста". Нд:ГдИАГ има боље перформансе ласера ​​од Нд:ИАГ са приближном концентрацијом градијента, а сродни резултати истраживања објављени су у Оптицс анд Ласер Тецхнологи, међународно познатом оптичком ТОП часопису, под насловом „Раст и ласерске перформансе Нд:ИАГ-а Серија кристала са концентрацијом градијента".
На перформансе луминисценције активираних јона у ласерским кристалима генерално утичу фактори као што су лиганди и кристална поља у матричним кристалима. Структура енергетског нивоа јона гадолинијума (Гд {{0}}) је релативно једноставна и нема преклапања енергетских нивоа 4Ф 3/2, 4И 15/2, 4И 13/2 и 4И 11/2 са онима неодимијум јона (Нд 3+), тако да неће доћи до унакрсне релаксације нивоа енергије и апсорпције, а перформансе луминисценције кристала се могу реализовати и регулисати. Истраживачки тим је допирао Гд 3+ у Нд:ИАГ кристале са градијентом концентрације да би оптимизовао перформансе луминисценције, и користио метод везикуларног раста за узгој Нд:ИАГ и Нд:ГдИАГ ласерских кристала са различитим концентрацијама градијента. Концентрације Нд:ИАГ и Нд:ГдИАГ биле су 0.17-0.38 ат% и 0.{{20}}.86 на %, а концентрације Нд:ГдИАГ су биле 0.18-0.32 ат% у изотропном делу, као што је одређено ласерском скидањем индуктивно спрегнуте плазма масене спектрометрије (ИЦП-МС). Коефицијенти апсорпције на 808 нм показују тренд раста на различитим позицијама дуж правца раста кристала, што даље указује да концентрација Нд 3+ у кристалима има дистрибуцију градијента. Ласерска шипка од 3 40 мм је уклоњена са дела три кристала једнаког пречника, заобљена и обрађена на крајњој страни, расхладни елемент је дизајниран и обрађен, пумпан на крајњу страну, са крајем ниске концентрације као упадним крајем и равну структуру шупљине и извршена су испитивања перформанси ласера. 0.17-0.38 ат% Нд:ИАГ и 0.18-0.32 ат% Нд:ГдИАГ ефикасност косих ласера ​​је била 52,8% и 55.{{49} }%, а максимална излазна снага је била 0.17-0.38 ат% и 0.18-0.32 ат% Нд:ГдИАГ, респективно. Ефикасност ласерског нагиба од 0.95-2.86 ат% Нд:ИАГ је 47,4%, а максимална излазна снага је 6,82 В. Када је крај високе концентрације крај инцидента, перформансе ласера ​​се смањују значајно.
Експериментални резултати показују да кристал концентрације градијента може ефикасно побољшати излазну ефикасност ласера, а перформансе ласера ​​са градијентом концентрације Нд:ГдИАГ су боље од оних приближне концентрације градијента Нд:ИАГ кристала, а очекује се да ће ласерски кристал са градијентом концентрације пружају нову врсту кристалног материјала основе за високоефикасну ласерску технологију.
Овај истраживачки рад подржали су Национална фондација за природне науке Кине (НСФЦ) и Комитет за промоцију иновација младих Кинеске академије наука (ЦАС).

Расподела концентрације изодијаметара кристала

Узгајање кристалних празнина

Спектри апсорпције на различитим позицијама у правцу раста

Варијација излазне снаге ласера ​​са снагом пумпе у три врсте кристалних шипки