YAG晶体性能测试+文献综述(9)
间, 因此这一吸收不可能是晶格振动引起的。另外, 这个波段处在纯YAG的透明区, 因此它来源于晶格缺陷态到导带的吸收的可能性也不大, 因为如果它们是缺陷态吸收的话, 纯YAG中也应观察到。这些吸收仅在掺了Ce3+的YAG中存在, 表明它同Ce3+离子的掺入有关。实际上, 我们知道Ce3+的基态是2F7/2和2F5/2双重态, 在自由离子情况下它们的分裂间距约为2000cm- 1。晶态情况下这两个能级分裂后的Stark子能级的间距将大于2000cm-1。因此, 我们认为上述2500nm~3000nm范围的吸收应来自Ce3+基态2F5/ 2的最低Stark子能级到高Stark子能级的跃迁。这也可以解释为什么这几个吸收峰这么弱(吸收系数小于0.13cm- 1) , 因为这些跃迁是宇称禁戒的。从这几个吸收峰的波长我们可以算出Ce3+基态的分裂范围大于3300cm- 1。这一结果同较低的几个5d激发态吸收(454nm, 340nm和223nm) 谱宽度是一致的。
3.3 Ce:YAG晶体的激发光谱
测得的发射谱结果如图16。
图18 Ce:YAG在室温时的激发光谱（λem=530nm）
图18是监测发射波长为550nm下，在室温下的激发光谱，从图中可以得出，在200nm-500nm范围内有三个明显的激发峰分别为250nm、345nm和450nm。与以前所报道的数据相符合[15]。Ce3+ 离子在YAG 中取代十二面体(畸变立方体) 位置的Y3+ 离子, 对称性为D2, 因此Ce3+ 离子的5d 简并能级受晶场作用分裂成5 个分立的能级。而Ce3+ 离子的4f 能级由于受到外层5s25p6 电子的屏蔽, 受晶体场影响较小,因而仍然保持自由离子时的LS 耦合能级( 2F7/ 2和2F5/ 2) 的特征, 如图19 是YAG 晶格中Ce3+ 离子能级图。
图19 YAG单晶中的Ce3+离子的能级图
4 结论
本文采用提拉法生长出了Ce3+:YAG晶体，并通过R928-P PMT探测器测得了Ce3+:YAG闪烁晶体的激发光谱和发射光谱，其激发波长位于345nm和485nm附近，用485nm的光激发得到的发射光谱中最强的发射峰位于550nm附近，正好与常用的光电倍增管和硅光二极管的接受灵敏波长相匹配。而且由于Ce3+ 在YAG中的分凝系数较小，所以生长高质量、大尺寸单晶的方法仍有很大的提升空间。