一种锗酸盐中红外非线性光学晶体的合成及性能研究

本研究在锗酸盐体系引入含孤对电子和重元素的[PbOX]多面体,通过高温固相法合成了一种中红外非线性光学晶体——PbSrGeO4。该化合物结晶于非中心对称空间群P212121 (No. 19),具有优良的热稳定性(1066℃)。光谱分析显示PbSrGeO4的紫外截止边位于293 nm左右,红外截止边约为6.0 μm,在0.293~6.0 μm范围内具有良好的透过特性,可覆盖3~5 μm波段的关键大气透过窗口。粉末倍频测试结果表明,PbSrGeO4表现出适中的二次谐波响应(0.3 × KDP)。此外,本研究进一步探讨了PbSrGeO4微观结构与光学性能之间的内在关系。该研究提供了一种潜在的锗酸盐中红外非线性光学晶体,为设计探索新型锗酸盐中红外非线性光学材料提供了有益参考。

非线性光学晶体的研究进展

本文比较了无机、有机、半有机三类非线性光学晶体的性能、研究进展以及面临的主要问题和发展趋势;评述和展望了近年来出现的半有机非线性光学晶体的研究意义、潜在优势和发展前景。

中远红外非线性光学晶体AgGaS_2、AgGaSe_2和AgGa_(1-x)In_xSe_2研究进展

综合报道了本实验室关于黄铜矿类I-III-VI2型系列晶体的研究进展。采用两温区气相输运温度振荡法合成出高纯、单相、致密的多晶材料,在三温区立式炉中用坩埚旋转下降法生长出AgGaS2、AgGaSe2和AgGa1-xInxSe2等系列单晶体,X射线单晶衍射谱和回摆谱表明晶体的结晶性好,结构完整;红外透过率接近理论值,吸收系数低于0.017 cm-1,表明生长的晶体光学质量高。研究出一种新的能对AgGa1-xInxSe2晶体(112)晶面进行择优腐蚀的腐蚀剂:(30 g CrO3+10 mL H2O)∶H4PO4(85%)∶HNO3(65～68%)∶HF(40%)=10∶10∶10∶2(体积比),在60℃下腐蚀40 min,能够清晰地显示出AgGa1-xInxSe2晶体(112)面取向一致的三角形腐蚀坑,边界清晰,蚀坑密度大约为105/cm2数量级。采用自行研制的晶体定向切割新方法,加工出AgGa1-xInxSe2-OPO器件,获得了3～5μm的激光输出,光-光转换效率达21%。

黄铜矿结构中红外高功率非线性光学晶体及其器件研究

本文论述了黄铜矿结构中红外高功率非线性光学晶体ZnGeP2、CdGeAs2和CdSiP2的研究进展。以高纯(6N)Ge、Si、Zn、Cd、P和As单质为原料,按化学计量比并富P 0.1～0.5%和适当富Cd和As配料,采用气相输运和熔体机械相结合的新方法,有效地克服了合成容器爆炸等问题,成功地合成出高纯单相的ZnGeP2和CdSiP2多晶材料;采用高温机械和温度振荡、以及快速降温法,有效地避免了杂相形成,合成出高纯单相的CdGeAs2多晶材料。采用改进的Bridgman法,生长出较大尺寸的ZnGeP2、CdGeAs2和CdSiP2单晶体,并制备出ZnGeP2光参量振荡器(ZGP-OPO)和CdGeAs2(CGA)倍频器件,采用2.1μm泵浦的ZGP-OPO获得3.5～5μm中红外激光调谐输出。结果表明:ZnGeP2、CdGeAs2和CdSiP2晶体,是中红外高功率激光频率转换最有前途的先进新材料。

新型非线性光学晶体硼酸铯锂的研究

本文用顶部籽晶泡生法生长了新型非线性晶体———硼酸铯锂（ＣＬＢＯ）。获得了４０ｍｍ的透明晶体，用非定向的ＣＬＢＯ晶体，初步获得二倍频转换效率η＝３７％，获得３３５ｎｍ的激光输出１．３ｍＪ。

紫外非线性光学晶体三硼酸铯的生长和性能

采用泡生法和提拉法生长出三硼酸铯（ 化学式 Ｃｓ Ｂ３ Ｏ５ ，简称 Ｃ Ｂ Ｏ） 晶体，研究了晶体生长工艺条件及晶体生长形态。泡生法生长的 Ｃ Ｂ Ｏ 晶体的尺寸为４０ｍ ｍ ×２５ｍｍ ×２５ｍ ｍ ；生长过程中晶体转速为１０ ～２０ｒ／ｍｉｎ ，降温速率为０ ．１ ～０ ．２ ℃／ｄ 。用提拉法生长出２０ｍｍ ×３０ｍ ｍ 的 Ｃ Ｂ Ｏ 晶体；生长过程中液面温度梯度为６０ ℃／ｃｍ ，提拉速度为８ｍｍ／ｄ 。在生长过程中 Ｃｓ２ Ｏ 的挥发速度大于 Ｂ２ Ｏ３ 的挥发速度。 Ｃ Ｂ Ｏ 单晶的晶面由〔０１１〕斜方柱和〔０１０〕斜方柱单形组成，属于〔０１１〕单形是４ 个较大的面，属于〔１０１〕单形是４ 个较小的三角形晶面。 Ｃ Ｂ Ｏ 在紫外波段具有较大的有效非线性光学系数。利用 Ｃ Ｂ Ｏ 进行 Ｎｄ∶ Ｙ Ａ Ｇ 激光和频获得了高转换率的波长３５５ｎｍ 及２６６ｎｍ 相干光输出。

中红外非线性光学晶体的研究进展

本文综述了几种重要的中红外非线性光学晶体的研究进展,分别详细介绍了各自的结构特点、非线性性能以及他们在频率变换方面的重要应用。提出了在中红外非线性光学晶体生长中遇到的困难,并探讨了解决问题的途径。认为生长性能优异、足够尺寸的红外非线性光学晶体具有非常重要的应用价值,并对中红外非线性光学晶体的研究进行了展望。

基于差频产生太赫兹的中远红外非线性光学晶体

文章介绍了ZnGeP2,GaSe,CdSe,GaAs,GaP,DAST等几种用于太赫兹辐射的中远红外非线性光学晶体的非线性性能,总结了利用它们通过非线性光学差频产生太赫兹方面的最近进展。最后给出了获得较高转换效率和能量的太赫兹波输出的非线性光学晶体应具备的条件。

大尺寸红外非线性光学晶体LiInS2的生长与性能研究

采用高压釜法合成了单相、致密的LiInS2多晶原料,采用改进的Bridgman晶体生长技术进行红外非线性光学晶体LiInS2的生长研究,获得了φ12 mm×40 mm的高质量完整单晶。对所获得的LiInS2晶体进行了组分分析、高分辨X射线衍射、激光损伤阈值等测试表征,测试结果表明:晶体存在硫过量和锂不足(NLi∶NIn<1),各组分稍微偏离化学计量比;LiInS2晶体的(040)面的半峰宽为78.84'',表明晶体具有较好的完整性;晶体的激光损伤阈值为109 MW/cm2,有待于通过提高晶体质量和晶体表面的质量来进一步提高。

紫外与深紫外非线性光学晶体的新进展(英文)

随着光刻、激光微加工以及激光光谱仪的发展 ,紫外与深紫外光谱区的相干光源变得越来越重要。本文简要地回顾了使用阴离子基团理论发展新型硼酸盐系列紫外与深紫外非线性光学晶体的历史 ,同时系统地介绍了这些硼酸盐系列晶体的线性和非线性光学性质。最后给出一些产生紫外与深紫外谐波输出的典型例子以及它们的应用。

新型深紫外非线性光学晶体RbBe_2BO_3F_2的研究

采用固相合成法制备了纯相RbBe2BO3F2(RBBF)粉末,并采用高温助熔剂自发成核生长出大块高质量RBBF单晶。利用X光单晶衍射法确定RBBF的空间群是R32;晶胞参数a=b=0.44341(9)nm,c=1.9758(5)nm,Z=3。其紫外截止边是160nm,双折射率约为0.075。

有机非线性光学晶体一水甲酸锂的研究综述

甲酸盐晶体是一族引人瞩目的非线性光学材料 ,一水甲酸锂 (LFM)是甲酸盐系列中综合性能优良的晶体之一。本文较全面地介绍了一水甲酸锂晶体的发展、生长技术、生长机理及其非线性光学性能。指出一水甲酸锂是很有发展潜力的紫外非线性光学有机晶体 ,并提出了进一步开发其应用需要解决的问题。

非线性光学晶体Ba2B5O9Cl的合成、晶体生长及性能的研究

首次以LiF-H3BO3为助熔剂,用顶部籽晶法,生长出尺寸为12 mm×13 mm×5 mm的Ba2B5O9Cl透明单晶。通过热性能分析证实该晶体为非同成分熔融化合物,属于正交晶系,空间群Pnn2,晶胞参数为a=1.1576(2)nm,b=1.1619(2)nm,c=0.66874(13)nm,V=0.8994(3)nm3,Z=4。该晶体中含有BO3和BO3基团,具有三维网状的晶体结构。Ba2B5O9Cl粉末的非线性光学效应约为KDP的3.5倍,同时还进行了红外、漫反射光谱性能的研究。

新型硫族化合物在中红外非线性光学晶体方面研究进展

利用红外非线性光学晶体材料对已有的成熟的激光光源进行频率转换是获得3～5μm和8～12μm＂大气窗口＂红外激光的主要方法。传统的红外非线性光学晶体存在缺陷,不能满足应用要求,需要探索新型的红外材料。综述了以硫族化合物为研究对象,寻找新型中红外非线性光学晶体材料的研究进展。介绍了Li MQ2（M=Ga,In;Q=S,Se,Te）,BaGa4S7,BaGa4Se7,BaGa2MQ6（M=Si,Ge;Q=S,Se）及Li2In2MQ6（M=Si,Ge;Q=S,Se）的研究进展。

新型红外非线性光学晶体LiGaTe_2的多晶合成与晶体生长

采用直接合成方法无法得到纯相的碲镓锂(LiGaTe2)多晶原料,因此提出了两步合成法进行LiGaTe2多晶原料合成,即先合成二元相Ga2Te3,再以Ga2Te3、Li、Te为原料按化学计量比配料在较低温度(850℃)下合成纯相的碲镓锂多晶料,并对具体的反应机理进行了讨论。对所得碲镓锂多晶料进行了XRD分析,结果显示合成的多晶为单相高纯LiGaTe2。差示扫描量热分析(DSC)表明,LiGaTe2的熔点为674.78℃。初步开展了LiGaTe2晶体的生长研究,对晶体生长结果进行了探讨。

非线性光学晶体多功能测试系统

非线性光学晶体多功能测试系统的主要特点是：应用现代最先进的激光技术，光电技术和光学技术，针对非线性光学晶体材料的习性，采用一机多能的方法，来达到测试非线性光学晶体一些重要参数的目的。本系统由以下三部分组成：１调ＱＹＡＧ激光器和Ｈｅ－Ｎｅ激光器部分调ＱＹＡＧ激光器是本系统的测试用主光源，其输出能量０～２０ｍＪ连续可调，激光脉冲宽度为１２～２０ｎｓ，光束发散角约２ｍｒａｄ，频率为１Ｈｚ，激光器输出有较高的稳定性，能确保测试时的稳定性。ＨｅＮｅ激光器做为指示光源和测试光源两种用途，在测试晶体的半波电压，检查晶体的应力，校正倍频器件的匹配角时它做为测试光源；在对晶体材料相位匹配的分类的测试中起指示光源的作用，这也是本系统特色之一。２测试光路部分测试光路是测试非线性光学晶体材料时所需要的几何光路，本系统设计的光路采用“积木”组合方法，即在一个固定的光具座平面上设置若干个光学调整架，光学调整架具有调整光学元件左右，俯仰，升降等功能，在测试晶体材料某些性能时，只要安装上所需要的光学元件就组成了测试光路，如在测试当中需要改变原有的光路，只要改变光学调整架的位置和更换光学元件即可方便地得到新的测试光路，这是本系统的主要特色。?

深紫外非线性光学晶体及其应用

系统的介绍了我国深紫外非线性光学晶体的发展,主要以KBe_2BO_3F_2(KBBF)以及Sr_2Be_2B_2O_7(SBBO)族晶体为代表。通过晶体生长、确定结构以及各种光学性能的测定,发现KBBF晶体是目前唯一能采用直接倍频方法实现深紫外谐波光输出的非线性光学晶体。SBBO族晶体由于存在畴结构,目前还不能用于深紫外相干光输出。讨论了KBBF晶体的基本光学性质以及产生深紫外相干光源的能力和效率。介绍了这些深紫外相干光源的应用,并着重介绍了这些光源在先进能谱仪方面的应用及取得的重要成果。

深紫外非线性光学晶体及全固态深紫外相干光源研究进展

全固态深紫外相干光源在前沿科学、高技术等领域均有重要应用。产生全固态深紫外相干光源的一种有效而可行的技术途径是将商业化的可见、近红外全固态激光作为基频光源,通过非线性光学晶体的多级变频技术产生深紫外激光。本文系统地介绍了深紫外非线性光学晶体及全固态深紫外相干光源的研究进展。主要以KBBF晶体为代表,详细介绍了发现KBBF晶体的过程,晶体生长技术,棱镜耦合器件技术,KBBF晶体的主要光学性质以及产生深紫外相干光源的能力,同时证实了KBBF晶体是目前能使用直接倍频方法实现深紫外激光输出的非线性光学晶体。此外,文中还详细介绍了基于KBBF晶体及棱镜耦合技术的深紫外相干光源的应用情况,尤其是在超高分辨率光电子能谱仪方面的应用及取得的重要成果。最后,展望了深紫外非线性光学晶体及全固态深紫外激光技术的发展方向。

新型非线性光学晶体设计及预测研究进展

非线性光学晶体材料作为激光技术及光电子技术核心材料之一,在激光存储、激光通信、激光制导、激光惯性约束核聚变等领域具有重要的应用。随着计算机技术快速发展,材料设计和预测日益成为“自上而下”靶向性新材料研发的一种辅助手段。本文介绍了我们团队近年来在无机非线性光学晶体材料中,关于倍频效应和双折射率的分析方法、材料设计以及结构预测等方面的研究进展。

紫外、深紫外非线性光学晶体的最新进展

深紫外相干光源对于光刻技术、光电子能谱仪、激光精密机械加工等均具有十分重要的意义.本文将系统地阐述可产生深紫外谐波光输出的非线性光学晶体是如何被发现的,这些晶体的基本线性、非线性光学性质和使用它们产生深紫外谐波光的方法.最后还简单介绍深紫外谐波光的几个典型例子.