Tim Znanstvenog otoka postiže novi napredak u pripremi kristala gradijenta Nd:YAG i Nd:GdYAG i istraživanju učinkovitosti lasera

Nedavno su grupa istraživača Zhang Qinglija iz Instituta Anguang Instituta za materijale Hefei Kineske akademije znanosti i grupa istraživača Jianga Haihea iz Instituta za zdravlje Kineske akademije znanosti dodatno surađivali u proučavanju laserskog rasta kristala koncentracije gradijenta i performansi lasera te su uzgajaju laserske kristale Nd:YAG i Nd:GdYAG s različitim koncentracijama gradijenta korištenjem metode nalik na vezikule, a učinak lasera Nd:GdYAG bolji je od performansi Nd:YAG kristala s približnom koncentracijom gradijenta, a relevantni rezultati istraživanja objavljeni su u " Laserski rast kristala koncentracije gradijenta". Nd:GdYAG ima bolju lasersku izvedbu od Nd:YAG s približnom koncentracijom gradijenta, a srodni rezultati istraživanja objavljeni su u Optics and Laser Technology, međunarodno priznatom optičkom TOP časopisu, pod naslovom "Rast i laserska izvedba Nd:YAG-a Serijski kristali s gradijentnom koncentracijom".
Na učinak luminiscencije aktiviranih iona u laserskim kristalima općenito utječu čimbenici kao što su ligandi i kristalna polja u matričnim kristalima. Struktura energetske razine gadolinijevih iona (Gd {{0}}) relativno je jednostavna i nema preklapanja energetskih razina 4F 3/2, 4I 15/2, 4I 13/2 i 4I 11/2 s onima neodimijevih iona (Nd 3+), tako da neće doći do unakrsne relaksacije energetskih razina i apsorpcije, a učinak luminiscencije kristala može se ostvariti i regulirati. Istraživački tim dopirao je Gd 3+ u Nd:YAG kristale s gradijentnom koncentracijom kako bi optimizirao izvedbu luminescencije i upotrijebio metodu vezikularnog rasta za uzgoj Nd:YAG i Nd:GdYAG laserskih kristala s različitim gradijentnim koncentracijama. Koncentracije Nd:YAG i Nd:GdYAG bile su 0.17-0.38 at% i 0.{{20}}.86 at %, a koncentracije Nd:GdYAG bile su 0.18-0.32 at% u izotropnom dijelu, kako je određeno laserskom striping induktivno spregnutom plazma spektrometrijom mase (ICP-MS). Koeficijenti apsorpcije na 808 nm pokazuju rastući trend na različitim pozicijama duž smjera rasta kristala, što dodatno ukazuje da koncentracija Nd 3+ u kristalima ima gradijentnu distribuciju. Laserska šipka od 3 40 mm uklonjena je iz dijela triju kristala jednakog promjera, zaobljena i obrađena na kraju, dizajniran i obrađen hladnjak, napumpana na kraju, s krajem niske koncentracije kao upadnim krajem i strukturu ravne šupljine i provedena su ispitivanja rada lasera. 0.17-0.38 at% Nd:YAG i 0.18-0.32 at% Nd:GdYAG laserske nagnute učinkovitosti bile su 52,8% i 55.{{49} }%, a maksimalna izlazna snaga bila je 0.17-0.38 at% odnosno 0.18-0.32 at% Nd:GdYAG. Učinkovitost 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 upadni kraj, učinkovitost lasera se smanjuje značajno.
Eksperimentalni rezultati pokazuju da kristal koncentracije gradijenta može učinkovito poboljšati izlaznu učinkovitost lasera, a performanse lasera koncentracije gradijenta Nd:GdYAG bolje su od onih kristala Nd:YAG približne koncentracije gradijenta, a očekuje se da laserski kristal koncentracije gradijenta osigurati novu vrstu kristalne materijalne osnove za visokoučinkovitu lasersku tehnologiju.
Ovo istraživanje podržali su Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine (NSFC) i Odbor za promicanje inovacija kod mladih Kineske akademije znanosti (CAS).

Koncentracijska raspodjela izodijametara kristala

Uzgoj kristalnih praznina

Apsorpcijski spektri na različitim položajima u smjeru rasta

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