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非线性光学晶体是全固态激光器实现激光频率转换的关键材料。CLBO是一种综合性能优良的紫外非线性光学晶体，影响CLBO应用的最大问题是晶体的易潮解性，而Al掺杂是防止CLBO潮解的最有效途径之一。目前，Al掺杂CLBO主要采用自助熔剂进行生长，高质量晶体生长困难，探索新型助熔剂生长出优质Al掺杂CLBO意义重大。 光隔离器可以阻止全固态激光器中的反射光对激光光源造成损伤，光隔离器的核心是磁光晶体。TbVO4是一种有应用前景的新型磁光晶体，其具有一致熔融特性，可以采用提拉法制备，但目前生长的TbVO4晶体存在散射颗粒多和消光比低等问题。另一方面，稀土离子间存在超交换作用，对磁光晶体进行稀土离子掺杂是改善其磁光性能的有效手段。目前，稀土掺杂TbVO4晶体未见报道，利用提拉法生长出高光学质量的稀土掺杂TbVO4晶体，可为其应用奠定基础。 综上，本论文主要研究Al掺杂CLBO晶体和稀土掺杂TbVO4晶体的生长和性能表征，主要工作和结论如下: 1.Al掺杂CLBO晶体的生长及性能研究 利用自助熔剂生长出起始Al掺杂浓度为5％的透明、无包裹体的CLBO晶体，晶体尺寸为51×48×25mm3。对体系粘度进行了测试，对晶体进行了性能表征。晶体中Al3+的分凝系数为0.107，晶体在360～1800nm的透过率高于90％，晶体的激光损伤阈值为5.66GW/cm2。 采用新型助熔剂Cs2O-Li2O-MoO3进行Al掺杂CLBO晶体的生长，重复稳定生长出一系列不同起始Al掺杂浓度(0％、2.5％、5％、10％)的完全透明、无包裹体的晶体，晶体内部无散射颗粒，晶体的最大尺寸和重量分别为68×59×47mm3和170g。晶体生长温度(799～813℃)较自助熔剂(852～856℃)明显下降，挥发度减小;体系粘度(183～210cP)较自助熔剂(921～1015cP)大幅降低，晶体生长成功率提高。 对新型助熔剂Cs2O-Li2O-MoO3生长的未掺杂和5％Al掺杂CLBO晶体进行了性能表征。透过光谱表明两种晶体在280～1800nm的透过率高于90％。未掺杂和掺杂晶体的激光损伤阈值分别为6.80GW/cm2和5.10GW/cm2。未掺杂和掺杂晶体在a、c方向的弱吸收数值分别为80ppm/cm、50ppm/cm和140ppm/cm、50ppm/cm，显著低于传统未掺杂CLBO晶体（600ppm/cm、150ppm/cm）。潮解实验表明，与未掺杂晶体相比，Al掺杂晶体的抗潮解能力显著增强。利用皮秒锁模激光器进行激光输出测试，结果表明，未掺杂晶体和掺杂晶体的四倍频转换效率分别为65％和63％。 2.稀土掺杂TbVO4晶体的生长及性能研究 首次生长了10at％和20at％ Pr∶TbVO4晶体，对10at％ Pr∶TbVO4晶体进行了详细的性能表征。XRD分析表明晶体属于四方晶系，ICP测试表明Pr3+在晶体中的分凝系数为0.61，晶体的密度为5.524g/cm3。透过光谱测试表明晶体在630～1000nm的透过率高于75％。XPS分析表明晶体中Tb元素未发生变价，仍为Tb3+，V有两种价态V5+和V4+。弱吸收测试表明晶体在1064nm处的弱吸收数值为20000ppm/cm。温度为30℃时，晶体的热导率为Ka=3.27W·m-1K-1和Kc=4.21W·m-1K-1。晶体在1064nm处的激光损伤阈值为1.13 GW/cm2。晶体的磁光性能优良，晶体在532、633和1064nm处的费尔德常数分别为259、213和64rad·m-1T-1，为TGG的1.4～1.6倍。 首次生长了0.3at％、1at％和3at％ Nd∶TbVO4晶体，通过对生长参数进行优化，生长出的晶体无散射颗粒。对0.3at％ Nd∶TbVO4晶体进行了性能表征。XRD分析表明晶体属于四方晶系，ICP测试表明Nd3+在晶体中的分凝系数为0.68，晶体的密度为5.577g/cm3。透过光谱测试表明晶体在900-1500nm的透过率高于77％。XPS分析表明晶体中Tb元素未发生变价，仍为Tb3+，V有两种价态V5+和V4+。弱吸收测试表明晶体在1064nm处的弱吸收数值为12000ppm/cm。温度为30℃时，晶体的热导率为Ka=3.05W·m-1K-1和Kc=4.93W·m-1K-1。晶体在1064nm处的激光损伤阈值为1.47GW/cm2。晶体的磁光性能优良。晶体在633nm和1064nm处的费尔德常数分别为198rad· m-1 T-1和71rad·m-1T-1，分别为TGG的1.5倍和1.8倍;晶体在633nm和1064nm处的磁光优值为72.9deg/dB和48.6deg/dB，分别为TGG的1.8倍和3.9倍;晶体的消光比达到42dB。 首次生长了10at％和20at％ Yb∶TbVO4晶体，进一步优化生长参数后，可重复稳定生长出无散射颗粒的晶体。对10at％ Yb∶TbVO4晶体进行了性能表征。XRD分析表明晶体属于四方晶系，ICP测试表明Yb3+在晶体中的分凝系数为0.81，晶体的密度为5.632g/cm3。透过光谱测试表明晶体在530-870nm和970-1500nm的透过率高于77％。XPS分析表明晶体中Tb元素未发生变价，仍为Tb3+，V有两种价态V5+和V4+。弱吸收测试表明晶体在1064nm处的弱吸收数值为10000ppm/cm。温度为30℃时，晶体的热导率为Ka=1.91W·m-1K-1和Kc=2.59W·m-1K-1。晶体在1064nm处的激光损伤阈值为2.04GW/cm2。晶体的磁光性能优良。晶体在532、633和1064nm处的费尔德常数分别为230、178和80rad·m-1T-1。为TGG的1.2-2倍;晶体在1064nm处的磁光优值为45.4deg/dB，为TGG的3.7倍;晶体的消光比达到43dB。