KBBF晶体的棱镜耦合技术和深紫外谐波输出

使用KBe2 BO3 F2 (KBBF)晶体的棱镜耦合技术实现了Ti:Sapphire激光的 4倍频 ,最短输出波长已可达到 179.4nm。进一步使用和频方法 ,可输出波长达到 16 3.4nm的最新结果。

水热法生长KBBF单晶

氟代硼鈹酸钾KBe2BO3F2(KBBF)晶体是至今发现的可相位匹配的倍频波长最短的晶体。但是,由于该晶体具有很大的面间距,层状生长习性十分明显,因此,至今采用熔盐法生长的晶体厚度较薄,无法按照相位匹配方向切割成倍频器件。我们尝试了采用水热法生长KBBF晶体并获得了成功。我们采用水热法已成功地生长出了厚度达10mm以上的透明单晶体。本文概述了水热法生长KBBF晶体的实验方法和生长条件(如矿化剂种类,温度,压力,温度梯度,充满度,开孔率等)对晶体生长的影响。最后,用负离子配位多面体生长基元理论模型讨论了晶体的生长机制与形状。

KBBF深紫外非线性光学晶体最新研究进展

本文系统介绍了我国KBBF深紫外非线性光学晶体的最新研究进展。包括从KBBF晶体的发现历程,KBBF晶体生长、棱镜耦合器件技术的发展,以及产生深紫外相干光源的能力,到这些深紫外相干光源的应用,尤其在超高分辨率光电子能谱仪方面的应用及最新研究成果。

深紫外倍频用KBBF晶体光栅耦合器设计

分析了氟硼铍酸钾(KBe2BO3F2,KBBF)晶体的倍频特性,结合基波光光栅耦合和KBBF晶体内全反射特性设计了新型KBBF晶体光栅耦合器。介绍了KBBF晶体光栅耦合器设计原理。在KBBF晶体表面制作光栅结构,使其衍射级次满足匹配角进而产生倍频光;结合在KBBF晶体内的全反射传输,增大光程,获得高的倍频转化效率。通过计算晶体匹配角、走离角、倍频系数等参数,获得合适的光栅匹配类型。优化设计匹配光栅参数,获得了槽型参数及较高的衍射效率;基于光栅衍射效率与倍频转化率的关系获得了KBBF晶体光栅耦合器的倍频转化率计算公式,并给出它们的适用范围。最后,基于5.2mm×5.2mm×1mm KBBF晶体研制了晶体光栅耦合器,该光栅耦合器能够实现深紫外波段倍频光的输出,总倍频转化效率达到了16.86%

Recent Progress of Synthetic Crystals in China

This paper briefly reviews the progress of crystal growth and crystal materials in China during recent years.

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。

深紫外激光倍频新晶体KBe_2BO_3F_2

综述了深紫外激光倍频新晶体KBe2 BO3F2 (KBBF)的结构、物理化学性能和非线性光学性能 ;介绍了该晶体的原料合成方法、晶体生长技术、助熔剂体系的选择及晶体的宏观缺陷等研究工作及获得的进展 ;

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。

氟硼铍酸钾晶体的生长、表面形貌和缺陷

采用自发成核方法 ,以KF B2 O3 为助溶剂 ,在KBBF∶KF∶B2 O3 为 1.5∶5 .0∶0 .8的体系中 ,较为重复地生长了尺寸较大的KBBF晶体 ,从中可加工出 10mm× 10mm× 1.5mm的样品供测试和非线性谐波输出应用。晶体的理想外形由 { 0 0 0 1}、{ 10 10 }、和 { 10 11}三组单形构成。其宏观缺陷主要为连生、孪生、包裹体 ,宏观生长台阶和条纹、开裂等。

非线性晶体KBe_2BO_3F_2的深紫外输出特性

深紫外(DUV)相干光源对于光刻技术、激光微加工、激光光谱仪等均具有重要的意义。KBe2BO3F2(KBBF)晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体。通过数值计算,详细分析KBBF晶体的深紫外输出特性,包括KBBF晶体的折射率、相位匹配角、有效非线性系数、光波走离角、允许参量和转换效率等。结果对于KBBF晶体用于产生深紫外全固态激光(DPL)的实验研究提供重要的理论依据。

紫外、深紫外非线性光学晶体探索十年回顾

本文讨论了近 10年来我们研究组在探索紫外、深紫外非线性光学晶体方面的经历。这些经历中有成功的一面 ,也有不成功的一面。成功的一面包括KBBF晶体的发现及最短倍频波的输出( 184 .7nm) ,以及最近使用的一种特殊的器件设计 ,使KBBF晶体能够产生有效的深紫外谐波光输出 ;KABO晶体的发现及厘米级晶体的获得 ,有可能使此晶体在Nd∶YAG激光的 4、5倍频器件中得到应用。而我们没有想到的是线性和非线性光学性能均很优秀的SBBO晶体 ,却发现结构的完整性有问题 ,目前还不能得到实际的应用 ,在今后仍需花很大的精力去研究它。最后 ,我们虽然已花了 10年时间 ,但深紫外非线性光学晶体仍旧没有得到理想的解决 ,还需我们继续努力。由此可见 ,一个科学问题的认真解决 ,是需要花非常长的时间。本文希望把我们研究组的近 10年来的经验写出来 ,供大家参考 ,以求共勉。

深紫外非线性晶体KBe_2BO_3F_2的倍频转换效率

深紫外(DUV)相干光源对于光刻技术、激光微加工、激光光谱仪等均具有重要的意义。KBe2BO3F2(KBBF)晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体。本文通过分析KBBF晶体的光学倍频特性,分别得到了Nd:YVO4激光2倍频、4倍频和6倍频以及Ti:Sapphire激光4倍频输出的相关技术参数;在此基础上,详细分析了KBBF晶体用于高斯光束的I类和II类倍频的转换效率。结果对于KBBF晶体用于产生深紫外全固态激光(DPL)的实验研究提供了重要的理论依据。

KBe_2BO_3F_2晶体非共线相位匹配的光谱带宽

在非共线相位匹配下研究了KBe2BO3F2(KBBF)晶体的参量带宽和增益带宽随非共线角、信号光波长及泵浦光强度的关系。当泵浦光和信号光波长分别为532nm和800nm时,理论上获得了KBBF晶体的最大参量带宽为140.6nm,相应的最佳非共线角为1.02°,并与CsLiB6O10(CLBO)晶体进行了比较,得出KBBF晶体的参量带宽和增益带宽大于CLBO晶体的结论。

深紫外非线性晶体KBe_2BO_3F_2的光学倍频特性

通过理论模拟计算详细分析了KBe2BO3F2（KBBF）晶体的光学倍频特性,得到了Nd∶YVO4激光6倍频输出的深紫外激光光源（177.3 nm）的相关技术参数。结果对于KBBF晶体用于产生深紫外全固态激光（DPL）的实验研究提供了重要的理论依据。

“中国牌”晶体的发现及其启示

20世纪70年代,中国科学家在非线性光学晶体研究领域放弃跟踪国外已有研究的做法,依据原创科学理论——阴离子基团理论开展自主探索,先后发现了BBO、LBO、KBBF等系列硼酸盐优质非线性光学晶体,其中BBO、LBO两种晶体在20世纪90年代被国际学术界誉为“中国牌”晶体,KBBF晶体对西方国家实行技术“禁运”。BBO等系列优质晶体的发现,引领了非线性光学晶体研究的国际发展方向,是当代中国最具国际影响力的前沿科学研究之一。以史为鉴,在今天大力倡导自主创新的历史时期,“中国牌”晶体的成功经验能在原始创新的内部驱动、外部环境营造、创新人才培养等方面给予人们有益的启示。

氟硼铍酸钾晶体深紫外区域倍频的非共线匹配

根据氟硼铍酸钾（KBe2BO3F2,简称KBBF）晶体最新的色散方程以及非共线匹配的条件,采用FORTAN语言变精度数值计算方法,计算了入射波长为400nm的KBBF晶体的类非共线倍频相位匹配角、有效非线性系数和允许角.计算结果显示：在第1象限内存在2个匹配方向,第1个匹配方向对应的基频o光和倍频e光的匹配角范围为51.00°-90.00°,50.83°-66.32°,52.68°-78.16°;第2个匹配方向对应的基频o光和倍频e光匹配角范围分别为51.00°-66.00°,60.41°-89.59°,55.71°-77.79°.第1个匹配方向的相位匹配角范围和相应的有效非线性系数比第2个匹配方向大,第1个匹配方向对应的允许角比第2个匹配方向小.因此非共线相位匹配结构下KBBF晶体的Ⅰ类倍频采用第1个匹配方向.

KBe_2BO_3F_2的晶体角度调谐

基于三波耦合的能量、动量守恒条件和KBe2BO3F2(KBBF)晶体最新的色散方程,研究了共线Ⅰ类、Ⅱ类相位匹配和非共线Ⅰ类相位匹配KBBF晶体的角度调谐曲线;并比较了共线相位匹配和非共线相位匹配的特点.

KBe_2BO_3F_2晶体非共线匹配倍频研究

根据氟硼铍酸钾(KBe2BO3F2,简称KBBF)晶体最新的色散方程以及非共线匹配的条件,采用FORTAN语言变精度数值计算方法,以YAG激光器1064 nm波长入射为例,数值计算了KBBF晶体的Ⅰ类非共线倍频相位匹配角、有效非线性系数和允许角。计算结果显示:在第一象限内,存在两个匹配方向,第一个匹配方向对应的基频o光和倍频e光的匹配角范围为19.00°～89.50°,18.08°～55.20°,20.78°～72.60°;第二个匹配方向对应的基频o光和倍频e光匹配角范围分别为19.00°～55.00°,25.07°～89.75°,22.03°～72.38°。第一组匹配方向的相位匹配角范围和相应的有效非线性系数比第二组匹配方向的大,第一组匹配方向对应的允许角比第二组匹配方向小。因此非共线相位匹配结构下KBBF晶体的Ⅰ类倍频应该采用第一组匹配方向。

A picosecond widely tunable deep-ultraviolet laser for angle-resolved photoemission spectroscopy

We develop a picosecond widely tunable laser in a deep-ultraviolet region from 175 nm to 210 nm, generated by two stages of frequency doubling of a 80-MHz mode-locked picosecond Ti：sapphire laser. A β-BaB2O4 walk-off compensation configuration and a KBe2BO3F2 prism-coupled device are adopted for the generation of second harmonic and fourth harmonics, respectively. The highest power is 3.72 mW at 193 nm, and the fluctuation at 2.85 mW in 130 rain is less than ±2%.

KBBF族非线性光学晶体的发现及其深紫外谐波输出能力

回顾了在20世纪90年代,面对200 nm壁垒的科学难题,KBBF族非线性光学晶体的发现过程,系统阐述了该晶体的线性和非线性光学性质,详细介绍了其深紫外谐波输出能力的最新研究成果。