在Sr^(2+)：α-BBO单晶衬底上生长β-BBO薄膜的研究

采用液相外延法、脉冲激光沉积法以及气相传输平衡法在Sr^(2+)∶α-BBO(001)衬底上生长了质量优异的β-BBO薄膜,对薄膜进行了X射线衍射测试以及双晶摇摆曲线分析,结果表明,采用Sr^(2+)∶α-BBO单晶作为衬底制备的β-BBO薄膜具有高的择优取向度和低的半峰宽值．同目前制备β-BBO薄膜所采用的其他衬底材料相比,Sr^(2+)∶α-BBO和β-BBO之间具有结构相似、透光范围匹配以及化学稳定性匹配的优点,表明Sr^(2+)∶α-BBO单晶将是生长β-BBO薄膜的优异衬底材料．

α-BBO晶体偏光棱镜的结构角与视场角设计

目前天然方解石紧缺,在实际使用过程中存在一些缺陷和限制。为缓解现行偏光棱镜材料紧缺的压力,对新型的双折射α-BBO替代材料进行了设计研究,通过光在界面上的全反射原理设计了李普奇式及格兰-泰勒式偏光棱镜,给出了它们相应的结构角取值范围及对应的视场角大小,并重点设计得出了230nm～800nm宽频情况下相应的理论值。结果表明,这种材料在紫外波段适用性很好,同时具有大的视场角。该工作为进一步研究开发新型材料的偏光器件打下了基础。

基于成像光谱仪中的α-BBO晶体渥拉斯顿棱镜设计

为了拓展成像光谱仪的紫外光谱范围,设计了以高温相偏硼酸钡晶体为双折射材料的渥拉斯顿棱镜。采用计算机模拟的方法进行了理论分析,取得了参量数据图。偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜的分束角在紫外区随波长变长呈非线性关系,但在小结构角的情况下有利于整个光谱区内分束角的稳定;棱镜结构角加大会使视场角变小,增大棱镜的结构角和宽度有利提高光谱分辨率。结果表明,当在紫外光至可见光波段使用时,高温相偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜设计厚度为6mm^8mm,结构角不大于15°,入射角控制在1°内比较合适。这一结果为进一步研制可用于紫外光谱范围的成像光谱仪提供了必要的理论依据。

气相传输平衡法在Sr^(2+)：α-BBO衬底上制备β-BBO薄膜的研究

采用气相传输平衡技术在掺Sr^(2+)的α-BBO(001)衬底上制备了β-BBO薄膜,研究了粉料配比、VTE处理温度以及恒温时间对薄膜质量的影响。结果表明,在适当的粉料配比、VTE处理温度以及恒温时间下,在Sr^(2+)α-BBO晶片表层制备呈c轴高度择优取向的、没有第二相物质的β-BBO薄膜,其双晶摇摆曲线半峰宽值FWHM为1000″,显示出β-BBO薄膜较好的结晶质量。并对气相传输平衡技术制备β-BBO薄膜的机理进行了初步的探讨。

脉冲激光沉积法制备β-BBO薄膜

采用脉冲激光沉积法、选取β-BBO陶瓷作为靶材在掺Sr2+的α-BBO(001)衬底上进行了生长β-BBO薄膜的实验,生长出表面光滑、无色透明的薄膜。采用X射线粉末衍射(XRD)、高分辨X射线衍射仪(XRC)对薄膜进行了分析测试,结果表明,所制备的β-BBO薄膜择优取向为(00l)面,薄膜的双晶摇摆曲线半峰宽值FWHM为1000″左右,显示出β-BBO薄膜较好的结晶质量,其紫外吸收边同β-BBO单晶一样也为190nm,但薄膜的透过率略有下降。采用调Q脉冲Nd∶YAG激光器观察了β-BBO薄膜的倍频效应。

β-BBO薄膜的液相外延生长

采用液相外延法在掺Sr2+的α-BBO(001)衬底上进行了生长β-BBO薄膜的实验,生长出表面光滑、无色透明的薄膜。应用X射线粉末衍射(XRD)、分光光谱仪和原子力显微镜(AFM)对外延膜进行了分析测试。结果表明,所制备的β-BBO薄膜择优取向为(001)面,在1μm×1μm的面积内,外延膜的表面粗糙度为2.279nm,其紫外吸收边同β-BBO单晶一样也为190nm,但外延膜的透过率略有下降。采用调Q脉冲Nd:YAG激光器观察了β-BBO外延膜的倍频效应。

高低温偏硼酸钡晶体的相变和生长

本文探讨了BBO晶体α相和 β相之间的相变问题 ,同时简要地介绍了国内外α BBO晶体和 β BBO晶体的生长方法 ,并展望了α BBO晶体和 β BBO晶体研究的发展趋势—α β相变的深入研究 ;α BBO和 β BBO亚稳态生长条件的研究 ;生长工艺的优化以及新的生长工艺的发展 ;β BBO薄膜的研究。

大尺寸双折射晶体高温相偏硼酸钡生长研究

采用提拉法生长掺Sr高温相偏硼酸钡(α-BBO)晶体。晶体透明无色、无开裂,在He-Ne照射下无散射通道。

具有中心对称结构的3m点群晶体中紫外三次谐波的产生

研究了中心对称晶体中的三阶非线性频率转换,并在这类晶体中实现了紫外激光的有效输出.确定了负单轴晶体的相位匹配角公式及相应的相位匹配角.选择带有离域共轭π键的冰洲石晶体和α-BBO晶体进行实验.以飞秒激光作为基频光,在Ⅱ类相位匹配方式下,利用α-BBO晶体获得了最高单脉冲能量为37.6μJ的266nm紫外三次谐波,最高转换效率为2.5%;利用冰洲石晶体获得了最高单脉冲能量为19.3μJ的266nm紫外三次谐波,最高转换效率为1.25%.该研究验证了利用中心对称晶体的三阶非线性效应直接获得紫外激光的可行性和获得深紫外激光的可能性,为紫外非线性晶体的探索和深紫外激光的研究提供参考.