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题名	晶场对称性方法研究稀土激光晶体的光谱和磁学性能
作者	陈学元
学位类别	博士
答辩日期	1998
授予单位	中国科学院福建物质结构研究所
授予地点	中国科学院福建物质结构研究所
导师	张乾二
中文摘要	本文以群链方案描写晶格场哈密顿量和波函数，并且以点电荷模型算得的同阶晶场参数的比值作为能级拟合的约束条件,以此为基础分析了稀土离子掺杂的激光晶体的电子能级结构。首先以参数化的、静电模型哈密顿量来表示单电子晶场作用势，根据群链分支定则，激活离子在晶格中占据的位置对称性决定了晶场势展开项，即对称性允许存在的晶场势成分。利用群链理论，属稀土离子４f~n组态的波函数表示为以不可约表示(Butler 符号)标记的群链基波函数的线性组合；借助Wigner-Eckart定理和2jm和3jm因子为分解定律计算了晶场哈密顿的矩阵元；根据点电荷模型和已知晶体结构数据，利用点阵求和技术计算得到传统晶场参数Ｂ_(kq)初值，相应的非传统形式的群链参数初值则由种方案下的转换关系求得；这些初值通常作为非线性拟合晶场能级计算的初值，系统的对称性畸变信息则反映在以同阶晶场参数的比值作为能级拟合的约束条件。晶场能级拟合分成两步进行：(1)对角化自由离子的参数哈密顿，得到以纯LS耦合谱项~(2S+1)L_J为基的中间耦合波函数，从而计算各谱项之间的约化矩阵元；(2)计算已知实验晶场能级数据的光谱项的晶场分裂矩阵元，然后同时对角化并以最小二乘法程序拟合实验值，从而得到均方根偏最小时的晶场参数和各晶场能级的群链形式波函数。晶体中离子在外加磁场时产生塞曼分裂，肖特基比热反常和顺磁各向异性等，其哈密顿作为一阶不可约张量算符，用群链和微扰理论处理；利用本文导出公式及提供的群链波函数，计算了光谱项塞曼分裂g因子，计算结果证实了Karayianis的部分g和定则；考虑基态的晶场效应，本文还导出了磁比热和磁化率的温度化关系。作为这种方法的另一重要应用在于预测或验证晶场能级间电偶极跃迁谱线的相对强度和偏振特性。本文发展了群链形式下的Judd-Ofelt公式，使系统对称性信息得以充分体现；对电偶极跃迁有贡献的奇阶晶场成分，其参数值通过拟合多条J→J'谱线线强度或跃迁速率而得到；结合谱线线型,可进一步理论计算吸收谱或发射谱。为使所述方法更具一般性，本文将其应用到几个富有代表性的实例中，其中稀土离子的低位置对称性包括S_4(如Er~(3+):LiYF_4和Nd~(3+):LiYF_4), D_(2d) (如Tm~(3+):LiYF_4, Tm~(3+):YVO_4和Nd~(3+:)YVO_4) 以及D_3 [如[Nd~(3+):YAl_3(BO_3)_4]等点群。结果表明群链方案分析不对稀土离子光谱和激光性能而且对磁性能研究均十分有效和适用。
语种	中文
公开日期	2013-05-07
页码	141
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.fjirsm.ac.cn/handle/350002/7448]
专题	福建物质结构研究所_中科院福建物质结构研究所_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	陈学元. 晶场对称性方法研究稀土激光晶体的光谱和磁学性能[D]. 中国科学院福建物质结构研究所. 中国科学院福建物质结构研究所. 1998.

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