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Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体生长及光谱性能

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物理学报 2024年第5期73卷 369-374页

作者：孙贵花 †张庆礼罗建乔王小飞谷长江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合肥230031 先进激光技术安徽省实验室合肥230031

2.7-3.0μm波段激光在很多领域具有重要应用,为探索和发展该波段新型晶体材料,本文采用提拉法生长出Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体,通过共掺入Pr3+离子以达到衰减Ho^(3+):^(5)I_(7)能级寿命的目的.采用X射线衍射测试得到了晶体的粉末衍射数据... 详细信息

2.7-3.0μm波段激光在很多领域具有重要应用,为探索和发展该波段新型晶体材料,本文采用提拉法生长出Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体,通过共掺入Pr3+离子以达到衰减Ho^(3+):^(5)I_(7)能级寿命的目的.采用X射线衍射测试得到了晶体的粉末衍射数据,测量了拉曼光谱,并对晶体的拉曼振动峰进行指认,对Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体的透过光谱、发射光谱和荧光寿命进行表征.Yb^(3+)的最强吸收峰在966 nm,吸收峰半峰宽为90 nm;2.7-3.0μm波段最强发射峰在2850 nm,半峰宽为70 nm;Ho^(3+):^(5)I_(6)和^(5)I_(7)能级寿命分别为1094μs和56μs.与Yb,Ho:GdScO_(3)晶体相比,Yb^(3+)的吸收峰和2.7-3.0μm的发射峰半峰宽明显展宽,同时下能级寿命显著减小,计算表明Ho^(3+):^(5)I_(7)与Pr^(3+):^(3)F_(2)+^(3)H_(6)能级之间能实现高效的能量传递.以上结果表明Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体是性能更优异的2.7-3.0μm波段激光材料.

关键词： 2.7—3.0μm激光 Pr,Yb,Ho:GdScO_(3)晶体晶体生长光谱性能

基于片状光束扫描的激光晶体内在缺陷表征方法

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人工晶体学报 2024年第2期53卷 238-245页

作者：钱梦雪张志荣王华东张庆礼孙彧安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥230601 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光子器件与材料安徽省重点实验室合肥230031 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室合肥230031

大尺寸激光晶体是高功率全固体激光器的关键组成部分,然而晶体生长过程中不可避免会产生气泡、包裹物等缺陷,影响激光器性能。为了快速、有效地评价晶体缺陷,本文搭建了基于片状光束扫描的晶体缺陷三维成像系统。系统中利用鲍威尔棱镜对... 详细信息

大尺寸激光晶体是高功率全固体激光器的关键组成部分,然而晶体生长过程中不可避免会产生气泡、包裹物等缺陷,影响激光器性能。为了快速、有效地评价晶体缺陷,本文搭建了基于片状光束扫描的晶体缺陷三维成像系统。系统中利用鲍威尔棱镜对532 nm的点状激光进行整形以获取片状激光,通过远心镜头和CMOS探测器获取晶体缺陷产生的散射光,从而获取晶体缺陷的面分布情况,同时利用高精度位移平台进行面阵的逐一扫描,完成晶体的三维立体分布扫描。进一步结合数字图像处理技术,表征晶体缺陷的面分布特征,并重构晶体缺陷的体分布特征。基于上述系统对尺寸约为50 mm×50 mm×100 mm的Yb∶YAG晶体内在缺陷进行测量,最小缺陷检测分辨率能够达到38.69μm。本文为准确表征晶体的内在缺陷提供了新方法,同时也为晶体坯料的后期高精度加工提供了可视化的数据支撑。

关键词：晶体缺陷三维成像鲍威尔棱镜片状光束图像处理

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机器学习在晶体生长中的应用研究进展

硅酸盐学报 2024年第7期 2412-2424页

作者：杨明亮王瑞仙孙贵花王小飞窦仁勤何異张庆礼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光子器件与材料安徽省重点实验室中国科学技术大学先进激光技术安徽省实验室

制备大尺寸优质晶体是材料领域的重要课题，当前晶体生长仍十分依赖于技术人员的生长经验，耗时长，成本高，导致研制进度十分缓慢。随着计算机科学的发展，机器学习有望加快大尺寸晶体生长工艺的探索速度。本文概述了机器学习在晶体生... 详细信息

制备大尺寸优质晶体是材料领域的重要课题，当前晶体生长仍十分依赖于技术人员的生长经验，耗时长，成本高，导致研制进度十分缓慢。随着计算机科学的发展，机器学习有望加快大尺寸晶体生长工艺的探索速度。本文概述了机器学习在晶体生长中的应用，重点介绍了进化算法和神经网络算法，并概括了国内外相关领域的研究成果。在晶体结构预测方面，已成功开发出晶体结构预测软件，如CrystalStructurePredictionNetwork(CRYSPNet)、UniversalStructurePredictor:Evolutionary Xtallography (USPEX)和Crystal structure AnaLYsis by Particle Swarm Optimization (CALYPSO)。在晶体生长条件优化方面，机器学习已成功用于铸锭炉热场优化、Si C、YAG、Si单晶温场以及生长工艺参数优化，取得了显著的效果。在晶体生长控制方法方面，机器学习已成功改进了激光晶体、Si单晶的直径控制，并在Si单晶晶体质量控制以及模型的自适应控制方法方面也取得了一定的进展。机器学习具有高精度、高效率的特点，可避开复杂的物理化学过程，通过从大量数据中挖掘信息和规律，实现晶体结构预测、晶体生长条件优化以及晶体生长精准控制。但机器学习在晶体生长中的应用也面临诸多挑战，包括大尺寸多元复杂体系的晶体结构预测、模型物理解释和数据处理、晶体生长过程的物理机制和控制规律以及多因素的耦合和复杂系统的模拟等。

关键词：计算机科学机器学习晶体生长结构预测

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Nd:GdScO晶体场能级及拟合分析

物理学报 2023年

作者：樊颖张庆礼高进云高宇茜黄磊刘耀先进激光技术安徽省实验室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安徽大学物质科学与信息技术研究院中国科学技术大学

采用提拉法生长出了钕掺杂钪酸钆晶体(Nd3+:GdScO3)，通过低温吸收光谱和室温发射光谱，对其中Nd3+的实验能级进行了分析指认，确定了Nd3+:GdScO3的66个实验Stark能级，拟合了其自由离子参数和晶体场参数，拟合均方根误差为13.17 cm-1.... 详细信息

采用提拉法生长出了钕掺杂钪酸钆晶体(Nd3+:GdScO3)，通过低温吸收光谱和室温发射光谱，对其中Nd3+的实验能级进行了分析指认，确定了Nd3+:GdScO3的66个实验Stark能级，拟合了其自由离子参数和晶体场参数，拟合均方根误差为13.17 cm-1.与Nd3+:YAP和Nd3+:YAG相比，Nd3+:GdScO3的晶场强度较弱.弱的晶体场强度有可能是Nd3+:GdScO3晶体具有优良激光特性的原因之一.

关键词： Nd :GdScO 晶体晶体场参数能级拟合

Pr，Yb，Ho:GdScO晶体生长及光谱性能研究

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物理学报 2023年

作者：孙贵花张庆礼罗建乔王小飞谷长江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

2.7～3 μm波段激光在很多领域具有重要应用，为探索和发展该波段新型晶体材料，本文首次采用提拉法生长出Pr，Yb，Ho:GdScO3晶体，通过共掺入Pr3+离子以达到衰减Ho3+:5I7能级寿命的目的。进行了X射线衍射测试得到了晶体的粉末衍射数据... 详细信息

2.7～3 μm波段激光在很多领域具有重要应用，为探索和发展该波段新型晶体材料，本文首次采用提拉法生长出Pr，Yb，Ho:GdScO3晶体，通过共掺入Pr3+离子以达到衰减Ho3+:5I7能级寿命的目的。进行了X射线衍射测试得到了晶体的粉末衍射数据，测量了拉曼光谱，并对晶体的拉曼振动峰进行了指认，对Pr，Yb，Ho:GdScO3晶体的透过光谱、发射光谱和荧光寿命进行了表征。Yb3+的最强吸收峰在966 nm，吸收峰半峰宽为90 nm；2.7～3 μm波段最强发射峰在2850 nm，半峰宽为70 nm；Ho3+:5I6和5I7能级寿命分别为1094 μs和56 μs。与Yb，Ho:GdScO3晶体相比，Yb3+的吸收峰和2.7～3 μm的发射峰半峰宽明显展宽，同时下能级寿命显著减小，计算表明Ho3+:5I7与Pr3+:3F2+3H6能级之间能实现高效的能量传递。以上结果表明Pr，Yb，Ho:GdScO3晶体是性能更优异的2.7～3 μm波段激光材料。

关键词： 2.7～3μm激光 Pr，Yb，Ho:GdScO 晶体晶体生长光谱性能

气动悬浮无容器激光加热技术的应用:MgTi_(2)O_(5)晶体及其熔体微结构的原位超高温拉曼光谱研究

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光谱学与光谱分析 2023年第8期43卷 2507-2513页

作者：刘国鹏尤静林王建龚晓晔赵玉帆张庆礼万松明省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院上海200444 中国科学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安徽合肥230031

搭建气体动力学悬浮无容器激光加热装置耦合皮秒级时间门控拉曼光谱仪,突破常规加热法的温度与坩埚材料的限制的同时,依靠皮秒级脉冲激光极短的测量周期大幅度屏蔽高温极端条件下黑体辐射对拉曼信号的干扰。并利用该平台首次原位测定了... 详细信息

搭建气体动力学悬浮无容器激光加热装置耦合皮秒级时间门控拉曼光谱仪,突破常规加热法的温度与坩埚材料的限制的同时,依靠皮秒级脉冲激光极短的测量周期大幅度屏蔽高温极端条件下黑体辐射对拉曼信号的干扰。并利用该平台首次原位测定了高熔点MgTi_(2)O_(5)超高温下(1903、1953和2003 K)的高信噪比熔体拉曼光谱。并通过耦合三代增强型电荷耦合探测器(ICCD)与纳秒级脉冲激光实现测定MgTi_(2)O_(5)晶体样品室温(RT)到1673 K的完整温度范围的原位拉曼光谱。在RT升至1953 K的升温过程中晶体的拉曼光谱出现展宽和红移现象,相对强度降低,当温度升高到熔体(2003 K)成为单一宽泛的包络线,表明此时晶体的长程有序的结构已经被破坏,体系内微结构发生本质改变。运用密度泛函理论(DFT)计算其常温拉曼光谱,比照实验光谱,对主要振动模式进行了归属分析,拉曼光谱位移低于350 cm^(-1)的低波数区的振动主要归属于晶体的晶格振动,中波数区域485 cm^(-1)的振动峰为Ti—O—Ti弯曲振动,主要特征峰648 cm^(-1)处为TiO_(6)八面体内O—Ti伸缩振动;787 cm^(-1)处为TiO_(6)八面体内O—Ti—O的弯曲振动。对熔体结构运用量子化学从头计算法,模拟了系列团簇模型的拉曼光谱,获得了特征振动模式的波数和散射截面,实验拉曼光谱采用散射截面校正后,解谱并定量分析了熔体中团簇结构的分布。定量分析显示,MgTi_(2)O_(5)晶体熔化后,存在TiO_(4)四面体构型(不同构型的Q_(i)相对摩尔分数分别为54.6%Q_(0)、20.1%Q_(1)、5.0%Q_(2)、4.8%Q_(3),Q_(i)为不同桥氧数i的钛氧四面体)和TiO_(6)八面体构型(H_(0)的相对摩尔分数为14.8%,H_(0)为孤立的六配位钛氧八面体)。Ti^(4+)主要以孤立四面体结构Q_(0)、二聚体结构Q_(1)四配位形式存在,少部分以孤立的钛氧八面体H_(0)六配位的形式存在。结果表明:MgTi_(2)O_(5)熔体成分中占较大比例的孤立结构,破坏了体系网络连接性,抑制了玻璃形成能力,因此该高温熔体不具备形成玻璃的条件。在升温过程中MgTi_(2)O_(5)晶体的拉曼光谱显示无相变发生;熔融过程中,晶体微结构中的Ti—O多面体结构由单一TiO_(6)型转变为TiO_(4)与TiO_(6)型共存。

关键词： MgTi_(2)O_(5)晶体超高温原位拉曼光谱熔体结构密度泛函理论量子化学从头计算

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YSGG系列晶体及激光器的研究进展

人工晶体学报 2005年第4期34卷 709-713,719页

作者：苏静张庆礼殷绍唐中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031

YSGG系列晶体和激光器的研究在近几年又有了较大的发展,本文介绍了YSGG系列晶体的生长、性能、发光机理和YSGG系列激光器的优良性能和广阔的应用前景。

关键词： YSGG 激光晶体激光器

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采访中的访谈与思考

新闻战线 1995年第4期 39-41页

作者：张庆礼

采访中的访谈与思考张庆礼谈话是一门艺术。作为记者，采访的谈话，更应该具备一定的目的性、思想性和艺术性。对记者自身而言，出现了一个“口”与“脑”的矛盾。“口”的表达要反映“脑”的思路；“脑”的思维又制约着“口”的表述。... 详细信息

采访中的访谈与思考张庆礼谈话是一门艺术。作为记者，采访的谈话，更应该具备一定的目的性、思想性和艺术性。对记者自身而言，出现了一个“口”与“脑”的矛盾。“口”的表达要反映“脑”的思路；“脑”的思维又制约着“口”的表述。这便形成了采访中的访谈与思考的关系...

关键词：采访对象被采访者思考问题聪明反被聪明误提炼主题说和做现实生活各行各业的人矛盾的主要方面历史叙述

Nd∶Y_3Al_5O_(12)单晶及纳米粉体的Raman光谱分析

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光谱学与光谱分析 2009年第6期29卷 1577-1580页

作者：苏静张庆礼殷绍唐孙敦陆邵淑芳南京信息工程大学数理学院江苏南京210044 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

测量了YAG(Y3Al5O12)/Nd∶YAG单晶、Nd∶YAG前驱物及其在不同温度下煅烧获得粉体的拉曼光谱,对谱峰的振动模式进行了指认,对结果进行了分析。Nd∶YAG前驱物在煅烧时,有一个由非晶态向晶态的转化过程;700℃下烧结前驱物获得非晶态产物的... 详细信息

测量了YAG(Y3Al5O12)/Nd∶YAG单晶、Nd∶YAG前驱物及其在不同温度下煅烧获得粉体的拉曼光谱,对谱峰的振动模式进行了指认,对结果进行了分析。Nd∶YAG前驱物在煅烧时,有一个由非晶态向晶态的转化过程;700℃下烧结前驱物获得非晶态产物的结构中含有AlO4四面体结构;随着煅烧温度的升高,拉曼光谱的变化主要表现在两个方面:一是谱峰半高宽(FWHM)减小,谱峰强度增大;二是一些拉曼光谱谱峰发生了频移,这是纳米多晶粉体的界面组元的有序度提高所致。另外,800℃下煅烧获得的Nd∶YAG纳米粉体的晶格振动模式与Nd∶YAG晶体的晶格振动模式存在差异,这是纳米多晶粉体的界面组元的贡献所致。

关键词： Nd∶YAG 纳米粉体 Raman光谱