高浓度掺er^3+铌酸锂晶体的光谱参数计算

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷，第9期光谱学与光谱分析Vo1．25，No．9，pp1377—13812005年9月SpectroscopyandSpectralysisSepteml~．x，2005高浓度掺Er3+铌酸锂晶体的光谱参数计算孙敦陆，张庆礼，王爱华，杭寅，张连瀚，钱小波，祝世宁。，殷绍唐1．中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥2300312．中国科学院上海光学精密机械研究所，上海2018213．南京大学固体微结构国家重点实验室，江苏南京210093摘要用提拉法成功地生长了6mo1％的高浓度掺铒铌酸锂晶体。测量了晶体的两个非偏振方向(x和z)以及两个偏

2、振方向(和)的吸收光谱。高浓度掺铒铌酸锂晶体的吸收系数高，有利于提高泵浦效率。根据所测的吸收光谱用Judd．Ofelt理论拟合出了Er3离子的强度参数。所得的均方差结果显示偏振拟合的误差要小于非偏振拟合。利用偏振吸收数据计算了各能级跃迁的自发辐射跃迁几率(4．JJ)、辐射寿命(r)、荧光分支比()和积分发射截N(ap)等参数，对计算结果进行了讨论并与其他文献的报道结果进行了比较。主题词Er：LiNb03；光谱参数；Judd．Ofelt理论；偏振中图分类号：O．7；O．4文献标识码：A文章编号：1000．0593(2005)09．1377．0551．4)，Er203的浓度为3too1％，混合料被

3、充分摇匀后，用通引言常的固相反应法在955℃烧结12h使之成为LiNt~多晶初始料。晶体生长时的拉速和转速分别为2mill·hI1和20r-当铌酸锂晶体中掺入一些稀土离子后，呈现出优异的激min～。生长出的晶体呈桃红色且透明，无开裂和散射，尺寸光增益、电光、声光和非线性光学性能。其在光电方面的应为声30×30。在1215℃温度下加0．5V-锄I1的电场，0．5h用日益引起了人们的重视，例如连续自倍频或自调Q激光后，晶体成功极化。将晶体分别垂直于x和z轴切割并两面器，波导激光器或光纤放大器等等，都非常有利于集成光学抛光成面积为20×20mill，厚度1mill的样品供测试使用。的发展J。使用电感

4、耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)测量晶体中自从Judd和Ofelt两人建立了Judd．Ofelt理论。，经过Er3浓度。40年的发展，已经被证明在分析稀土离子的光谱特性方面使用PELamb&900分光光度计测量晶体从320～1800是一项有力的工具。一些关键的激光参数，如跃迁概率和荧Din的非偏振吸收光谱(入射光分别垂直于晶体的x面和z光寿命等能根据拟合测量的吸收光谱所得参量而被计算面)及偏振吸收光谱(入射偏振光垂直于晶体的x面，使偏振光振动方向分别与晶体的z方向平行和垂直)。出来。Er3在Li晶体中分凝系数接近1，因此我们能够2Judd—Ofelt理论容易地生长出高掺Er3浓度LiNb

5、03晶体。本文中，我们已成功生长出了6mo1％的高浓度掺铒铌酸锂晶体，计算了其实验振子强度能通过测量基态．，和激发态．，之间跃迁的光谱参数，同时也与低浓度掺铒铌酸锂晶体以及其他掺铒晶积分吸收系数而被计算，方程是体进行了比较。2(，J)：4rn~oCfa()(1)2J1实验其中N是单位体积的Er3离子数，￡为真空介电常数，I口()dA晶体生长使用TDR(L)一50型感应加热提拉炉，沿是某段光谱内的重心波长，被定义为=J-—一，(0001)方向用电子秤自动控制生长。原料中Li203，№05Ja(a)da和Er2的纯度均是5个N，Li／Nb为同成分比例(48．6／a()是在波长为时的吸收系数。当入射

6、光的反射很弱时，收稿日期：2004．04．13。修订日期：2004．07．15基金项目：国家自然科学基金(50472104)资助项目作者简介：孙敦陆，1972年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所材料室博士研究生维普资讯http://www.cqvip.com1378光谱学与光谱分析第25卷。()≈，表示晶体厚度，R表示反射系数，可3结果与讨论由公式R=(一1)／(+1)计算得到，表示折射率，。因LiNbO3是各向异性晶体，所以需测量与晶体光轴垂直或根据ICP测量的结果，晶体中Er3浓度被计算为11．5×102。·crn一。平行两个不同方向的吸收系数。据文献报道，对吸收系数的测量，有TPM方法

7、(三个相互垂直的任意方向且取平均的图1和图2分别给出了高掺Er3LiNbO3晶体在室温下结果)和偏振方法。在本实验中，我们首先进行了两个非偏320～1800nlTl的非偏振和偏振吸收谱。从图中可看出，Z振测量，即入射光与晶体的X面和z面分别垂直，方程为轴方向的吸收系数大于X方向，偏振方向大于方向的吸收系数。另外，由于掺人的Er3浓度较高，整个波段的吸收f口(A)dA：{)：dA+)dA(2)系数均