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超精密磨削YAG晶体的脆塑转变临界深度预测
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作者 敖萌灿 黄金星 +3 位作者 曾毓贤 吴跃勤 康仁科 高尚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期84-94,共11页
钇铝石榴石(YAG)晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表... 钇铝石榴石(YAG)晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表面,基于弹塑性接触理论和压痕断裂力学,通过分析单磨粒划擦作用下材料表面的变形过程,考虑材料的弹性回复、微观下力学性能的尺寸效应,建立了脆塑转变临界深度的预测模型,并计算得到YAG晶体的脆塑转变临界深度为66.7 nm。在此基础上,通过不同粒度砂轮超精密磨削YAG晶体试验对建立的脆塑转变临界深度预测模型进行验证,并计算不同粒度砂轮在相应工艺条件下的磨粒切深。结果表明,磨粒切深高于脆塑转变临界深度时,YAG晶体磨削表面材料以脆性方式被去除,磨削表面损伤严重;磨粒切深低于脆塑转变临界深度时,磨削表面材料以塑性方式被去除,能够获得高质量磨削表面,加工表面粗糙度达到1 nm。建立的脆塑转变临界深度预测模型能够为YAG晶体的低损伤超精密磨削加工提供理论指导。 展开更多
关键词 超精密磨削 yag晶体 纳米压痕 纳米划痕 脆塑转变
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YAG晶体自旋转磨削过程崩边尺寸模型
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作者 张强 李琛 +1 位作者 黄书强 张飞虎 《工具技术》 北大核心 2023年第9期132-135,共4页
YAG晶体具有高脆性和高硬度的特点,加工过程中容易产生边缘崩碎,严重影响晶体元件的使用精度和寿命。基于划痕断裂力学模型建立了考虑应变率效应的YAG晶体自旋转磨削过程工件崩边尺寸理论模型,并开展YAG晶体自旋转磨削实验对理论模型的... YAG晶体具有高脆性和高硬度的特点,加工过程中容易产生边缘崩碎,严重影响晶体元件的使用精度和寿命。基于划痕断裂力学模型建立了考虑应变率效应的YAG晶体自旋转磨削过程工件崩边尺寸理论模型,并开展YAG晶体自旋转磨削实验对理论模型的可靠性进行了验证,同时分析了磨削工艺参数对崩边尺寸的影响规律。结果表明:理论模型预测结果与实验结果相近,模型可靠;随着砂轮转速的增加,崩边尺寸逐渐减小;随着工件转速和进给速度的增加,崩边尺寸逐渐增大。 展开更多
关键词 自旋转磨削 崩边 模型 yag晶体 应变率
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Yb∶YAG晶体荧光性能的调控研究 被引量:1
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作者 罗辉 梁松林 +5 位作者 杨永强 牛瑞华 钱奇 张辉荣 李斌 刘虹刚 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期592-599,共8页
为了对Yb∶YAG晶体荧光性能进行调控以使其更好地应用于高能脉冲型激光器,结合密度泛函理论和晶体场理论,对掺杂调控后的Yb∶YAG晶体的电子结构、光谱学性质进行了理论计算,分析了不同粒子掺杂和占据格位情况下Yb∶YAG晶体的荧光性能,... 为了对Yb∶YAG晶体荧光性能进行调控以使其更好地应用于高能脉冲型激光器,结合密度泛函理论和晶体场理论,对掺杂调控后的Yb∶YAG晶体的电子结构、光谱学性质进行了理论计算,分析了不同粒子掺杂和占据格位情况下Yb∶YAG晶体的荧光性能,并在此基础上计算配方完成晶体生长实验、制备样品进行荧光性能测试验证。结果表明,通过以上过程掌握了Yb∶YAG晶体荧光寿命等参数的调控方法,共掺Cr后的Yb∶YAG荧光寿命可以从1.18 ms降低至0.94 ms。该研究为Yb∶YAG晶体实现高能脉冲激光应用奠定了理论和实验基础。 展开更多
关键词 激光技术 性能调控 第一性原理计算 掺杂改性 晶体生长 荧光测试 Yb∶yag晶体
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Yb:YAG及Cr,Yb:YAG晶体的发光特性 被引量:1
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作者 徐晓东 赵志伟 +2 位作者 宋平新 邓佩珍 徐军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B04期67-70,共4页
研究了室温下Yb:YAG的上转换荧光光谱,此荧光归因于Yb3+ 离子的“合作”发光和Yb3+ 离子到稀土杂质离子的能量转移。测试了Yb:YAG晶体的X射线荧光,发光峰对应于电荷迁移态到Yb3+ 离子的基态、激光态间的跃迁。研究了Cr,Yb:YAG晶体的荧... 研究了室温下Yb:YAG的上转换荧光光谱,此荧光归因于Yb3+ 离子的“合作”发光和Yb3+ 离子到稀土杂质离子的能量转移。测试了Yb:YAG晶体的X射线荧光,发光峰对应于电荷迁移态到Yb3+ 离子的基态、激光态间的跃迁。研究了Cr,Yb:YAG晶体的荧光光谱,讨论了Cr4+激光输出的可能性。 展开更多
关键词 YB:yag晶体 Cr Yb:yag晶体 上转换荧光 X射线荧光 能量转移
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Yb:YAG晶体的光谱性能 被引量:11
5
作者 杨培志 邓佩珍 +2 位作者 黄国松 吴光照 殷之文 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期286-289,共4页
系统地研究了不同掺杂浓度的 Yb:YAG晶体的光谱特性 ,通过吸收光谱的测量计算了晶体的吸收截面 ,用对易法计算了晶体的发射截面。在 Yb:YAG晶体毛坯中发现 Yb2 +和色心 ,其浓度随 Yb:YAG晶体中 Yb3+ 的增加而增加。经 140 0℃氧气氛退... 系统地研究了不同掺杂浓度的 Yb:YAG晶体的光谱特性 ,通过吸收光谱的测量计算了晶体的吸收截面 ,用对易法计算了晶体的发射截面。在 Yb:YAG晶体毛坯中发现 Yb2 +和色心 ,其浓度随 Yb:YAG晶体中 Yb3+ 的增加而增加。经 140 0℃氧气氛退火后消失。首次用光子激发和 X射线激发研究了 Yb:YAG晶体的荧光特性。 展开更多
关键词 YB:yag晶体 荧光特性 光子激发 X射线激发
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Yb∶YAG晶体的晶胞参量及Yb^(3+)分凝系数的研究 被引量:9
6
作者 徐晓东 赵志伟 +4 位作者 宋平新 李抒智 周国清 邓佩珍 徐军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期567-569,共3页
应用提拉法生长出不同Yb3+ 浓度的Yb3xY3( 1-x) Al5O12 晶体 Yb3+ 离子的分凝系数 1是 1 .0 8±0 .0 1 ,与Yb3+ 离子掺杂浓度无关 研究了Yb3xY3( 1-x) Al5O12 晶体的晶胞参量 ,推导出联系晶胞参量、密度与Yb3+
关键词 YB:yag晶体 YbAG晶体 提拉法 分凝系数 晶胞参量
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LD端面抽运变导热系数Nd∶YAG晶体热效应 被引量:11
7
作者 李隆 甘安生 +3 位作者 齐兵 支音 王良甚 史彭 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期612-616,共5页
为了计算二极管抽运Nd∶YAG晶体温度场及热形变场,建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型。基于Nd∶YAG晶体导热系数及热形变系数与其温度的函数关系,应用Newton切线法对热传导方程进行求解,得到了变导热系数和变热形变系数矩形截面Nd∶... 为了计算二极管抽运Nd∶YAG晶体温度场及热形变场,建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型。基于Nd∶YAG晶体导热系数及热形变系数与其温度的函数关系,应用Newton切线法对热传导方程进行求解,得到了变导热系数和变热形变系数矩形截面Nd∶YAG晶体端面抽运下的温度场和热形变场的一般表达式,同时计算了Nd∶YAG晶体在不同抽运功率和抽运光斑半径下内部温度场和热形变场的分布变化。结果表明,使用钕离子质量分数为0.01、尺寸为3mm×3mm×8mm的Nd∶YAG晶体,在功率为60W、光斑半径为450μm的抽运光照射下,变导热系数的Nd∶YAG晶体端面最大温升为55.7℃,最大热形变量为2.85μm,而按传统将Nd∶YAG晶体导热系数、热形变系数均视为定值时,晶体端面最大温升为43.4℃,端面最大热形变为2.84μm。 展开更多
关键词 激光器 热效应 固体激光器 Nd∶yag晶体 导热系数
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Yb∶YAG晶体的荧光特性研究 被引量:9
8
作者 徐晓东 赵志伟 +3 位作者 宋平新 周国清 邓佩珍 徐军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期697-699,共3页
测量了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体氧化和还原气氛退火前后的色心吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命 研究了色心对Yb∶YAG晶体的荧光强度和荧光寿命的影响 结果表明 ,只有当Yb的掺杂浓度大于 10at.%时 。
关键词 YB:yag晶体 色心吸收 荧光光谱 荧光寿命 浓度猝灭
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Yb∶YAG晶体的生长与激光性能 被引量:9
9
作者 杨培志 徐军 +7 位作者 邓佩珍 乔景文 尹红兵 陈杏达 王四亭 钟鹤裕 马国彬 刘新斌 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期229-232,共4页
采用中频感应提拉法生长出了掺杂浓度的原子分数高达20%的Yb∶YAG晶体,探索了合适的晶体生长、退火工艺参数;研究了晶体中的杂质离子和色心;选用InGaAs半导体激光泵浦,通过激光腔的设计,研究了晶体的激光性能,获得... 采用中频感应提拉法生长出了掺杂浓度的原子分数高达20%的Yb∶YAG晶体,探索了合适的晶体生长、退火工艺参数;研究了晶体中的杂质离子和色心;选用InGaAs半导体激光泵浦,通过激光腔的设计,研究了晶体的激光性能,获得了1030nm波长300mW的脉冲激光输出,斜率效率为30%。 展开更多
关键词 yag晶体 激光晶体 引上法 晶体生长 掺镱
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Tm∶YAG晶体的生长及吸收特性 被引量:9
10
作者 宋平新 赵志伟 +3 位作者 徐晓东 姜本学 邓佩珍 徐军 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期376-379,共4页
采用提拉法生长出三种掺Tm3 + 浓度的Tm∶YAG晶体。运用ICP AES测定Tm3 + 离子在Tm∶YAG晶体中的分凝系数约为 1。室温下测定了Tm∶YAG晶体在 190~ 90 0nm之间的吸收光谱及 10 0 0~ 4 5 0 0cm-1范围内退火前后的红外吸收谱。测试结果... 采用提拉法生长出三种掺Tm3 + 浓度的Tm∶YAG晶体。运用ICP AES测定Tm3 + 离子在Tm∶YAG晶体中的分凝系数约为 1。室温下测定了Tm∶YAG晶体在 190~ 90 0nm之间的吸收光谱及 10 0 0~ 4 5 0 0cm-1范围内退火前后的红外吸收谱。测试结果表明 ,退火后 336 5cm-1处OH-1离子的吸收峰完全消失。说明在空气气氛下对Tm∶YAG晶体进行退火处理改善了晶体的性能。 展开更多
关键词 Tm: yag晶体 生长工艺 提拉法 分凝系数 吸收光谱 ICP-AES 红外可调谐激光晶体
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温梯法生长大尺寸Yb∶YAG晶体 被引量:8
11
作者 徐晓东 赵志伟 +2 位作者 赵广军 徐军 邓佩珍 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期185-188,共4页
应用温梯法生长出直径为 76mm的Yb∶YAG晶体。运用ICP AES测定了Yb3 + 离子在Yb∶YAG晶体中的分凝系数约为 1.1。室温下 ,测定了晶体在 190~ 12 0 0nm之间的吸收光谱 ,发现了吸收峰中未知的色心吸收 ,色心的形成机制有待于进一步研究。
关键词 温梯法 晶体生长 YB:yag晶体 ICP-AES 测定
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提拉法Tm:YAG晶体的生长缺陷研究 被引量:6
12
作者 宋平新 赵志伟 +2 位作者 徐晓东 邓佩珍 徐军 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期869-874,共6页
采用提拉法(CZ)生长了质量优异的Tm:YAG晶体.部分晶片在1000℃的空气气氛中退火25h.借助光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM),结合化学腐蚀法,对Tm:YAG晶体退火前后(111)面的缺陷特征进行了研究. Tm:YAG晶体(111)面的位错腐蚀坑呈三角形. ... 采用提拉法(CZ)生长了质量优异的Tm:YAG晶体.部分晶片在1000℃的空气气氛中退火25h.借助光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM),结合化学腐蚀法,对Tm:YAG晶体退火前后(111)面的缺陷特征进行了研究. Tm:YAG晶体(111)面的位错腐蚀坑呈三角形. 在偏光显微镜下观察了退火前后Tm:YAG晶体(111)面的应力双折射.同时应用高分辨X射线衍射法测定了晶体的完整性.实验结果表明,长时间空气气氛下高温退火有效降低了晶体中总的位错密度,提高了晶体质量. 展开更多
关键词 Tm:yag晶体 化学腐蚀 位错 退火
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Cr,Yb:YAG晶体的光谱性质 被引量:5
13
作者 徐晓东 赵志伟 +3 位作者 宋平新 周国清 邓佩珍 徐军 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期1427-1430,共4页
采用提拉法生长了原子分数为10%的Yb和不同掺杂浓度Cr的Cr,Yb:YAG激光晶体.测试了室温下晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命.随着晶体中Cr离子掺杂浓度的增加,晶体在1.03μm处的吸收系数增大、荧光强度和荧光寿命下降,同时Yb3+→Cr4+... 采用提拉法生长了原子分数为10%的Yb和不同掺杂浓度Cr的Cr,Yb:YAG激光晶体.测试了室温下晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命.随着晶体中Cr离子掺杂浓度的增加,晶体在1.03μm处的吸收系数增大、荧光强度和荧光寿命下降,同时Yb3+→Cr4+能量转移效率增加、量子效率降低.确定了Cr,Yb:YAG晶体中Cr的最佳浓度值. 展开更多
关键词 CR YB:yag晶体 光谱性质 能量转移 浓度效应
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Yb∶YAG晶体的生长缺陷及位错走向 被引量:10
14
作者 杨培志 邓佩珍 +1 位作者 殷之文 田玉莲 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期399-403,共5页
用同步辐射透射白光形貌相和应力双折射法研究了沿 111 方向生长的Yb∶YAG晶体的生长缺陷、晶体中的位错起源和走向。Yb∶YAG晶体中的生长缺陷主要有 :生长条纹、核心和位错等。晶体中的位错主要起源于籽晶、杂质粒子以及生长初期的晶... 用同步辐射透射白光形貌相和应力双折射法研究了沿 111 方向生长的Yb∶YAG晶体的生长缺陷、晶体中的位错起源和走向。Yb∶YAG晶体中的生长缺陷主要有 :生长条纹、核心和位错等。晶体中的位错主要起源于籽晶、杂质粒子以及生长初期的晶种和固液界面处位错成核。位错的走向垂直于生长界面 ,符合能量最低原理。采用凸界面生长工艺可以有效的消除晶体中的位错。 展开更多
关键词 YB:yag晶体 生长缺陷 同步辐射形貌相 应力双折射 位错走向
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Nd∶YAG晶体1.064μm受激发射截面随温度变化特性研究 被引量:7
15
作者 赵圣之 陈磊 +3 位作者 张路 张福军 Alexandra Rapaport Michael Bass 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期133-135,共3页
测量了Nd∶YAG晶体从 - 70℃到 +80℃不同温度下的荧光发射光谱和荧光寿命 ,计算了该晶体在不同温度下 1.0 6 4μm受激发射截面 。
关键词 ND:yag晶体 受激发射截面 荧光光谱 温度依赖性
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Yb^(3+)离子掺杂浓度对Yb∶YAG晶体发光及荧光寿命的影响 被引量:10
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作者 毛艳丽 丁菲 顾玉宗 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期365-368,共4页
研究了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的发光特性和荧光寿命·Yb3+在YAG晶体中的掺杂浓度分别为5at%、10at%、20at%、30at%·Yb3+离子掺杂浓度越高,Yb∶YAG晶体的吸收系数越大·采用940nm波长的LD泵浦源和TRIAX550荧光谱仪,对这... 研究了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的发光特性和荧光寿命·Yb3+在YAG晶体中的掺杂浓度分别为5at%、10at%、20at%、30at%·Yb3+离子掺杂浓度越高,Yb∶YAG晶体的吸收系数越大·采用940nm波长的LD泵浦源和TRIAX550荧光谱仪,对这一系列掺有不同浓度Yb3+的Yb∶YAG晶体进行了荧光光谱的测定.结果表明:在1030nm主发光波段的荧光强度以10at%Yb∶YAG的为最强·同时发现它在450nm^680nm波段有明显的可见发光,其强度随Yb3+掺杂浓度的增加而迅速地增强·Yb∶YAG晶体的荧光寿命存在浓度猝灭现象,对猝灭机制进行了分析研究,指出浓度猝灭的主要原因是合作发光和痕量稀土离子的上转换发光· 展开更多
关键词 YB:yag晶体 发光和荧光寿命 合作发光 上转换发光
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Yb:YAG晶体中的荧光浓度猝灭现象 被引量:8
17
作者 杨培志 邓佩珍 殷之文 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期325-329,共5页
在Yb:YAG晶体中发现浓度猝灭现象,对猝灭机制进行了分析研究.指出退火前晶体的荧光浓度猝灭现象主要由Yb2+、色心和由此产生的晶格畸变所致;高掺杂浓度时痕量稀土杂质离子的存在也将导致浓度猝灭.确定了Yb:YAG晶体... 在Yb:YAG晶体中发现浓度猝灭现象,对猝灭机制进行了分析研究.指出退火前晶体的荧光浓度猝灭现象主要由Yb2+、色心和由此产生的晶格畸变所致;高掺杂浓度时痕量稀土杂质离子的存在也将导致浓度猝灭.确定了Yb:YAG晶体中Yb3+的理想掺杂浓度. 展开更多
关键词 YB:yag晶体 浓度猝灭 荧光寿命 掺杂 激光材料
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Cr^(4+),Yb^(3+)∶YAG晶体的生长及其吸收特性 被引量:6
18
作者 董俊 邓佩珍 +1 位作者 徐军 陈伟 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期140-144,共5页
用提拉法生长了Cr,Yb∶YAG晶体,研究了在室温的吸收光谱特性以及氧化性气氛退火对其吸收特性的影响。在室温吸收光谱中存在着五大吸收带:在440nm和605nm存在着Cr3+离子的两个吸收带,而且退火使其发生了明显的... 用提拉法生长了Cr,Yb∶YAG晶体,研究了在室温的吸收光谱特性以及氧化性气氛退火对其吸收特性的影响。在室温吸收光谱中存在着五大吸收带:在440nm和605nm存在着Cr3+离子的两个吸收带,而且退火使其发生了明显的“红移”;在937nm和968nm处存在Yb3+离子的两个吸收带,能与InGaAs激光二极管(LD)有效耦合,适合激光二极管泵浦;而且在1.03μm处有一Cr4+离子的吸收峰,可用作可饱和吸收体,从而可以实现对Yb3+的自调Q激光输出。在氧化性气氛下退火对晶体吸收特性及缺陷的影响是:退火使晶体的缺陷明显减少而且使Cr4+浓度得到进一步的增加;Cr4+离子浓度的增加主要是由于二价阳离子Ca2+进入相应的Y3+晶格所造成。并且从晶格场的角度讨论了退火使Cr3+离子的吸收带发生“红移” 展开更多
关键词 激光晶体 yag晶体 晶体生长 掺铬 掺钇
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板条Nd:YAG晶体的合成盘抛光技术 被引量:4
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作者 谢瑞清 廖德锋 +6 位作者 王晓博 袁志刚 钟波 陈贤华 王健 雷向阳 侯晶 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期134-137,共4页
针对高功率板条激光器核心工作器件——板条Nd:YAG晶体的超精密加工开展研究,分析了具有特殊构型的板条Nd:YAG晶体元件的加工性能及工艺难点,提出了一种新的基于合成盘抛光的板条Nd:YAG晶体加工工艺,并对规格为100mm×30mm×3m... 针对高功率板条激光器核心工作器件——板条Nd:YAG晶体的超精密加工开展研究,分析了具有特殊构型的板条Nd:YAG晶体元件的加工性能及工艺难点,提出了一种新的基于合成盘抛光的板条Nd:YAG晶体加工工艺,并对规格为100mm×30mm×3mm的板条Nd:YAG晶体进行了加工实验。实验结果表明,合成盘抛光可以很好地控制元件的塌边现象;通过磨料的优化选择,在合成盘抛光工艺中匹配合适粒度的Al2O3磨料能够实现元件的低缺陷加工,元件下盘后的全反射面平面度达0.217λ(1λ=632.8nm),端面平面度达到0.06λ,表面粗糙度达0.55nm(RMS),端面楔角精度可达2″。 展开更多
关键词 板条激光器 Nd∶yag晶体 抛光 合成盘 面形 粗糙度
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Cr^(4+):YAG晶体作为激光器增益介质的特性研究 被引量:5
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作者 余先伦 李载玉 +1 位作者 杨伯君 张晓光 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期811-814,共4页
首先对Cr4+:YAG晶体的结构和频谱背景进行了研究,并对Cr4+:YAG晶体在辐射光谱作用下产生的热效应作了理论上的分析,提出了Cr4+:YAG晶体在固体激光器中的应用前景。
关键词 激光技术 CR^4+:yag晶体 频谱 温度梯度 热效应
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