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本文介绍了1.55μm波段激光的研究意义、实现方法以及已实现该波段输出的激光晶体研究现状，阐述了研究工作的主要目的。分三章叙述了如下研究工作和得到的结果：⑴采用提拉法生长了Er3+/Yb3+∶Sr3Y2(BO3)4、Er3+/Yb3+∶Sr3Gd2(BO3)4、Er3+∶NaGd(WO4)2、 Yb3+∶NaGd(WO4)2、 Er3+/Ce3+∶NaGd(WO4)2、Er3+/Yb3+∶NaGd(WO4)2和Er3+/Yb3+/Ce3+∶NaGd(WO4)2晶体。测量了Sr3Y2(BO3)4晶体的热学性质，包括热膨胀、比热、热扩散和热导率。利用偏光显微镜确定了晶体的光学主轴。测量了上述晶体中Er3+离子的偏振吸收谱、偏振发射谱以及荧光衰减曲线。利用Judd-Ofelt理论分析吸收光谱，得到了相应晶体中Er3+离子的Judd-Ofelt强度参数，并据此计算了其多重态间的辐射跃迁几率，荧光分支比和辐射寿命。利用Fucbtbauer-Ladenburg公式和倒易法计算了Er3+离子的发射截面，并进行了比较分析，结果表明Er3+∶NaGd(WO4)2晶体中Er3+离子1.55μm波段的发射谱受到较大的辐射陷阱效应影响。⑵采用970nm的半导体激光器端面泵浦Er3+/Yb3+∶Sr3Y2(BO3)4和Er3+/Yb3+∶Sr3Gd2(BO3)4晶体时，均实现了斜率效率为20％左右的1.55μm波段准连续激光运转。⑶采用970nm的半导体激光器端面泵浦Er3+/Yb3+∶NaGd(WO4)2晶体时，由于强烈的上转换发光损耗和Er3+→Yb3+的反向能量传递，未能实现1.55μm波段激光运转；而在Er3+/Yb3+/Ce3+∶NaGd(WO4)2晶体中，实现了最大输出功率为2.0W，斜率效率为19％，阈值仅为2.0W的1.55μm波段准连续激光运转。
研究结果表明：在具有高声子能量的硼酸盐晶体中，同时掺入Er3+和Yb3+离子是一种获得高效率1.55μm波段激光输出的有效方法；而在低声子能量晶体中，需要再掺入高浓度的Ce3+离子以削弱上转换损耗和Er3+→Yb3+的反向能量传递，并有望实现低阈值和高效率1.55μm波段激光输出。