据中国激光杂志网，于2023年08月22日报道，大尺寸激光晶体材料制备的关键技术与应用研究。

        01大尺寸激光晶体材料制备的关键技术与应用研究

        倍半氧化物晶体及其1~3 μm波段激光性能研究进展（综合评述）

       人工晶体学报,2023,52(7):1169-1194.

       作者：王萌萌，尹延如，丁晓圆，张晶，付秀伟，贾志泰，陶绪堂

       单位：山东大学晶体材料国家重点实验室；国科光电科技有限责任公司；山东省工业技术研究院

        摘要：倍半氧化物具有优异的热学性能、稳定的物化性能、低的最大声子能量和强的晶体场，是理想的高功率、大能量激光基质材料。倍半氧化物具有超高熔点，因此其高质量、大尺寸的晶体制备极其困难，研究人员对此进行了长期的研究探索。近年激光技术发展对高品质倍半氧化物单晶的迫切需求促使相关晶体的生长技术取得了突破。本文在简单介绍倍半氧化物性能与结构的基础上，详细综述了Lu2O3、Sc2O3、Y2O3倍半氧化物晶体的生长方法及缺陷种类，系统总结了稀土离子掺杂的倍半氧化物在1~3 μm波段内的激光性能，最后对其未来的研究与发展方向进行了展望。

        关键词：倍半氧化物；激光基质材料；晶体生长；晶体缺陷；激光性能；Lu2O3；Sc2O3；Y2O3

       Yb∶CaGdAlO4晶体及其超快激光技术研究进展（综合评述）

       人工晶体学报,2023,52(7):1195-1207.

       作者：刘小虎，李坚富，朱昭捷，涂朝阳，王阁阳，杨金芳，朱江峰，王燕

       单位：中国科学院福建物质结构研究所；福州大学化学学院；西安电子科技大学光电工程学院；甘肃省全固态激光工程研究中心

       摘要：Yb∶CaGdAlO4(简写为Yb∶CALGO)晶体具有部分无序的结构、优秀的热学和光谱性质、吸收发射带宽，适合采用商用高功率InGaAs二极管泵浦以实现高功率超快激光运转，其较高的非线性折射率系数有利于对锁模激光器的优化。该晶体还具有能级结构简单、本征量子缺陷低、辐射量子效率高等优点，是近年来新一代紧凑型、高效率、低成本激光二极管(LD)泵浦飞秒激光增益介质。本文简要介绍Yb∶CALGO的晶体结构、晶体生长、缺陷分析、热学性质和光谱性质等，并综合国内外学者近期的一些研究成果，重点综述了Yb∶CALGO晶体在半导体可饱和吸收镜、克尔透镜锁模的超快激光器及再生放大器超快激光技术中的最新研究进展。

        关键词：Yb∶CaGdAlO4晶体；晶体生长；热学性质；光谱性质；超快激光

        Nd,Y∶SrF2激光晶体的位错缺陷表征及分布研究

        人工晶体学报,2023,52(7):1208-1218.

        作者：王迪，汤港，张博，王墉哲，张中晗，姜大朋，寇华敏，苏良碧

        单位：中国科学技术大学稀土学院；中国科学院赣江创新研究院；中国科学院上海硅酸盐研究所；南昌大学物理与材料学院

        摘要：氟化物激光晶体Nd,Y∶SrF2(NYSF)具有热导率高、发射光谱宽、发射截面适中等特点，在高功率激光技术领域具有重要应用。激光晶体中的位错是反映其晶格完整性的一类重要的微观晶体缺陷，对晶体材料的力学、光学性能具有重要影响。本文采用坩埚下降法制备了NYSF激光晶体，分析了腐蚀实验条件对位错蚀坑形貌的影响，获得了化学腐蚀法研究NYSF晶体位错缺陷的最佳腐蚀工艺，即浓度为4 mol/L的盐酸溶液作为腐蚀液，腐蚀温度为60 ℃、腐蚀时间为9~12 min；表征了位错腐蚀坑形态的演变过程，探讨了晶格原子排列对位错蚀坑形态的影响；利用化学腐蚀方法表征了位错缺陷在晶体中的分布规律，即轴向分布为从放肩到尾部先减少后增加，径向分布为从中心到边缘逐步增加；分析了晶体生长条件对位错缺陷形成的影响，提出了位错密度随坩埚下降速率的提高而升高的可能原因。

        关键词：Nd,Y∶SrF2；激光晶体；氟化物晶体；坩埚下降法；位错；位错蚀坑形貌；晶体缺陷

        稀土掺杂萤石结构卤化物晶体团簇结构研究

        人工晶体学报,2023,52(7):1219-1235.

        作者：马凤凯，张振，姜大朋，张中晗，李真， 寇华敏，陈振强，苏良碧

        单位：暨南大学理工学院光电工程系；中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室

        摘要：稀土掺杂萤石卤化物在国民经济、**建设等领域发挥着不可替代的作用。萤石卤化物特殊的晶体结构导致稀土离子团聚，目前针对稀土离子团聚的系统研究还比较少。本文以稀土掺杂萤石卤化物为研究对象，采用第一性原理计算系统研究了从稀土离子单体到高阶团簇的结构特征、演变规律、联系及其影响因素。研究发现，稀土离子单体中心1|0|0|11(C4v)和1|0|0|12(C3v)稳定性随离子半径变化而改变，且不同晶体的变化趋势不同，与晶格畸变分析结果一致。晶格畸变与库仑作用相互耦合决定了电荷补偿间隙卤离子的占位倾向性，即C4v和C3v中心的相对稳定性。此外，共价效应使得PbF2和SrCl2晶体单体中心结构及其稳定性与CaF2、SrF2和BaF2不同。研究还揭示了晶体离子性和晶胞尺寸对单体中心能量差斜率的影响。文中还研究了稀土离子高阶团簇的结构，其稳定性演变规律与单体中心相对应。本文提出了高阶团簇相对稳定性判据，为新型稀土掺杂萤石卤化物的探索、筛选和研发提供指导，有望进一步拓展其应用范围。

        关键词：萤石卤化物晶体；稀土离子团簇；结构演变；晶格畸变；高阶团簇

        大尺寸Tm∶YAP复合激光晶体的生长与性能研究

        人工晶体学报,2023,52(7):1236-1242.

        作者：李兴旺，韩剑锋，芦佳，邢晓文，王永国，魏磊，徐学珍

        单位：北京雷生强式科技有限责任公司；固体激光技术重点实验室

        摘要：采用感应加热提拉法，通过改进热场、更换原料、二次熔接生长，直接生长出了直径大于40 mm的Tm∶YAP/YAP复合晶体毛坯。复合晶坯等径部分YAP段长21 mm，Tm∶YAP段长44 mm，晶坯外观完整，具有良好的光学均匀性和均匀的应力分布。绿光激光和He-Ne激光照射下，晶坯复合界面无散射、无气泡。复合界面两侧干涉条纹基本连续，透过波前差异小。从复合晶坯上加工出了直径5 mm、总长30 mm、端头不掺杂YAP晶体长4 mm的单端Tm∶YAP复合晶体元件，其光学质量优异。在1940 nm固体激光器上采用激光二极管单端泵浦进行了激光性能测试，在泵浦注入功率为117.7 W条件下实现了42.8 W激光输出，输出功率、转换效率和光斑质量均优于非复合激光晶体。

        关键词：掺铥铝酸钇；复合激光晶体；直接生长；提拉法；干涉条纹；激光

        Yb,Ho∶GdScO3晶体生长及光谱性能分析

        人工晶体学报,2023,52(7):1243-1249.

        作者：孙贵花，张庆礼，李加红，罗建乔，王小飞，高进云

        单位：中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽省光子器件与材料重点实验室；先进激光技术安徽省实验室；中国科学技术大学环境科学与光电技术学院

        摘要：采用提拉法生长出了尺寸为ø30 mm×50 mm的Yb,Ho∶GdScO3晶体。通过X射线衍射得到了晶体的粉末衍射数据，使用GSAS软件进行了全谱拟合，得到了晶体的结构参数。测试了晶体的拉曼光谱，在100~700 cm-1观察到18个拉曼振动峰。对Yb,Ho∶GdScO3晶体的光谱特性进行了表征，并计算了Yb3+的吸收截面，其在940、975 nm处的吸收截面分别为0.31×10-20、0.42×10-20 cm2。采用Judd-Ofelt理论计算了Ho3+的跃迁强度参量Ωt，Ω4/Ω6值为2.04，并计算了辐射跃迁概率、能级寿命及荧光分支比等光谱参数。结果表明，Yb,Ho∶GdScO3晶体的发光性能良好，是一种有前景的2~3 μm激光晶体候选材料。

        关键词：2~3 μm激光；Yb,Ho∶GdScO3晶体；晶体生长；光谱性能；Judd-Ofelt理论

        基于Nd∶LiLuF4微晶料的晶体生长及激光性能研究

        人工晶体学报,2023,52(7):1250-1257.

        作者：卢浩，李丙轩，孙宝平，黄鑫，郑熠，吴少凡，王帅华

        单位：中国科学院福建物质结构研究所；中国科学院大学

        摘要：本文采用简易水热法，制备了稀土Nd离子掺杂的LiLuF4(LLF)微晶材料，对该微晶样品进行了物相分析、微观形貌分析和近红外波段光学性能的相关研究。LLF晶体属于四方晶系白钨矿结构，空间群为I41/a；采用水热法制备的LLF微晶料结晶性良好，颗粒尺寸在20 μm左右，优化后Nd∶LLF样品的氧含量为0.0014%(质量分数)。在792 nm波长激发下，掺杂3%(摩尔分数)Nd离子的LLF微晶的最强荧光发射峰位于1047 nm，属于近红外波段，其平均荧光寿命约为0.2751 ms。进一步采用提拉法生长出Nd∶LLF晶体并评估了其激光性能。Nd∶LLF激光晶体在1053 nm处的发射截面为8.13×10-20 cm2。激光性能测试发现，在1.2 W功率激发下，Nd∶LLF晶体可实现0.123 W的1053 nm近红外激光输出。

       关键词：LiLuF4；稀土掺杂；水热法；激光；近红外波段

       Pr3+掺杂碱土混合氟化物激光晶体的生长与发光性能研究

       人工晶体学报,2023,52(7):1258-1269.

       作者：王无敌，王庆国，薛艳艳，唐慧丽，徐子寒，张晨波，房前成，吴锋，罗平，徐晓东，苏良碧，李岩，韩建峰，逯占文，徐军

       单位：同济大学物理科学与工程学院；江苏师范大学物理与电子工程学院；中国科学院上海硅酸盐研究所；连城凯科斯科技有限公司

       摘要：采用多孔坩埚温度梯度法生长了0.6%Pr∶CaxSr1-xF2（x=0, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0）和0.6%Pr,5%R∶Ca0.5Sr0.5F2（R=Y, Lu, Gd）系列碱土氟化物激光晶体，对其晶体结构、吸收和可见波段的荧光光谱及荧光衰减寿命进行了系统研究。通过吸收截面、发射截面、荧光寿命、荧光半峰全宽等光谱参数分析发现，0.6%Pr,5%Y∶Ca0.5Sr0.5F2混晶与其他掺杂混晶相比，具有最佳的光谱效果，443 nm处吸收截面和640 nm处红光发射截面分别为1.63×10-20和3.39×10-20 cm2，相应荧光半峰全宽和荧光寿命分别为4.50 nm和42.8 μs，光谱参数与0.6%Pr∶CaxSr1-xF2（x=0, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0）混晶相比有显著的提升。结果表明，0.6%Pr,5%Y∶Ca0.5Sr0.5F2晶体具有极大的潜力作为新型Pr3+掺杂宽带激光材料的增益介质。

        关键词：激光晶体；碱土氟化物；Pr3+掺杂；可见激光；发光性能