新型激光晶体材料研究进展

对新型激光晶体近年比较活跃的两个研究方向,掺镱的激光晶体和拉曼激光晶体的研究状况进行了总结.掺镱晶体可以产生高功率的激光输出,是重要的研究方向;同时掺镱激光晶体还可以实现用激光二极管泵浦的超快激光输出.拉曼晶体可以方便地产生人们所需要的激光波长,具有潜在的应用.本文对于这两类晶体的优点、可能应用的方向及最新的发展方向进行了阐述.

金属硫氰酸根配合物FeHg(SCN)_4,MnHg(SCN)_4的合成、晶体结构与非线性光学性质的研究

合成了配合物晶体FeHg(SCN)_4和MnHg(SCN)_4用单晶X射线衍射方法测定了这两个晶体的结构.以尿素为标准样品用粉末晶体倍频1064nm的Nd:YAG激光,测得其倍频光强度分别为:FeHg(SCN)_4,0.6倍于尿素;MnHg(SCN)_4,50倍于尿素.后者显示了作为新的非线性光学材料的发展前景.

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。

掺尿素的TGS晶体的生长及性质研究

利用降温法生长掺尿素的UTGS单晶 ,测试了晶体的热释电和介电特性。结果表明 ,尿素的掺杂提高了晶体的热释电性能。

大尺寸KDP/DKDP晶体热膨胀系数研究

采用Perkin Elmer公司的Diamond TMA热机械分析仪对KDP/DKDP晶体在25~100℃范围内的平均线性热膨胀系数进行了研究。得到KDP/DKDP晶体x切向、z切向、Ⅰ类切向和Ⅱ类切向的平均线性热膨胀系数,分别为：KDP（2.454×10^-5/℃、4.168×10^-5/℃、3.465×10^-5/℃和2.884×10^-5/℃）,DKDP（2.602×10^-5/℃、4.284×10^-5/℃、3.568×10^-5/℃和3.052×10^-5/℃）。另外,实验结果表明大尺寸KDP/DKDP晶体不同部位热膨胀系数存在不均匀性。

MnHg(SCN)_4晶体的能带结构和非线性光学性质的研究

用密度泛函微扰理论(DFPT)和GW近似方法计算了MnHg(SCN)4(MMTC)晶体的几何结构、能带结构和二阶非线性光学系数。计算得到MMTC晶体的禁带宽度为3.21 eV,结果接近实验值3.33 eV,其二阶非线性系数为d14=3.09 pm/V、d15=6.02 pm/V。结果表明Mn-3d、Hg-5d态是价带的主要成分,C-2p、N-2p和S-3p态是价带顶和导带底的主要成分,而阴离子基团(SCN)-内部的电子跃迁是MnHg(SCN)4晶体中二阶非线性效应的主要来源。

CdHg(SCN)_4晶体的结构和光学性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)和赝势方法,研究CdHg(SCN)4(CMTC)的晶体结构、电子结构和光学性质。计算结果表明:优化后的晶体晶格常数与实验值基本一致,CMTC晶体以-Cd-N=C=S-Hg-为链形成的无限三维网络结构具有较强的稳定性;能带结构具有明显的直接带隙结构,用LDA+U方法计算CMTC晶体带隙为3.223 eV,与实验值3.265 eV相接近;键合性质的计算显示S-C和C-N键具有明显的共价性,而Cd-N和Hg-S键具有明显的离子性。依据阴离子基团理论,计算了CMTC晶体的倍频系数,CMTC晶体倍频系数的计算值(d14=1.58～1.74 pm/V,d15=5.77～7.69 pm/V)与实验值(d14=1.4±0.6 pm/V,d15=6.0±0.9 pm/V)基本一致,研究发现CMTC晶体的非线性光学效应主要来自于多面体Cd(NCS)4和Hg(SCN)4基团。

中远红外非线性光学晶体研究进展

3—5μm和8—12μm波段中远红外激光,在国防和民用领域均具有广泛的应用,作为全固态激光频率转换系统的核心部件,非线性光学晶体需要不断地优化和发展.本文从红外非线性光学晶体材料组成角度出发,总结了几种具有重大应用前景的磷族化合物(ZnGeP_2,CdSiP_2)、硫属化合物(CdSe, GaSe, LiInS_2系列,BaGa_4S_7系列)以及准位相匹配晶体(OP-GaAs, OP-GaP)等中远红外波段非线性光学晶体的研究进展.

超大尺寸KDP/DKDP晶体研究进展

KDP/DKDP晶体具有生长方法简单、成本较低、光学性能良好等优点,而可生长出的超大尺寸KDP/DKDP晶体是目前唯一可用于高功率激光工程的单晶材料。但是在晶体的生长过程中存在很多影响因素,同时对晶体进行后处理也会影响晶体的性能,这都直接关系到超大尺寸KDP/DKDP晶体的实际应用。鉴于此,本文综述了近些年超大尺寸KDP/DKDP晶体的重要研究进展,特别是针对传统生长和快速生长中存在的问题和相应的解决对策以及晶体性能相关的研究,并重点对晶体的透过率、氘化率、激光诱导损伤等进行了分析和讨论。

GdVO_4晶体的生长及其性能研究

采用提拉法沿a轴和c轴生长出无色透明的GdVO4单晶,质量均超过50g。用X射线荧光分析法测得两个主要元素Gd和V的分凝系数都接近1。室温下测量了GdVO4晶体的X射线粉末衍射图,确定所获GdVO4晶体属于四方晶系,D149h-I41/amd空间群。通过晶体的锥光干涉图确定GdVO4晶体为单轴晶,光轴方向平行于c轴且光学均匀性比较好。利用高分辨X射线衍射仪测量GdVO4晶体的摇摆曲线,结果表明生长的GdVO4晶体的晶格完整性较好。通过浮力法测得其室温下密度为5.478g/cm3。透过波谱表明透过波长大于340nm。

ZCTC压电晶体的结构与声表面波传播特性研究

本文研究了ZCTC(ZnCd(SCN)4)单晶的晶体结构、能带和态密度,计算了ZCTC压电晶体的X、Y和Z切型的声表面波速度与机电耦合系数。研究表明,ZCTC晶体声表面波速度在2500～7000m/s之间,X切机电耦合系数的最大值能达到0.5%,但是在达到0.3%以上的切向中声表面波速度通常高于4000m/s。与石英晶体相比,ZCTC晶体机电耦合系数较大,但不利于声表面波器件的微型化。

钒酸盐系列激光晶体制备和性能研究

用提拉法生长了Nd:YVO_4,Nd:GdVO_乙,Nd:Gd_xLa_(叭-x)VO_4(x=O.8,0.6,0.45)系列晶体,对影响晶体质量的因素进行了分析,测量了几种晶体的结构和晶胞常数;测量了Nd:YVO_4,Nd:GdVO_4,Nd:Gd_(0.8)La_(0.2)VO_4和Nd:Gd_(0.6)La_(0.4)VO_4晶体的室温吸收谱和荧光谱,用LD泵浦Nd:YVO_4,Nd:GdVO_4,Nd:Gd_(0.8)La_(0.2)VO_4晶体,实现了1.06μm和1.34μm的激光输出。

MXenes材料的光学特性及相关研究进展

过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXenes)具有丰富的元素组成和结构可调性,显示出丰富的物理化学性质和巨大的应用潜力.本文以此类材料的基本光学特性为基础,从光子发射、透明导电及储能、非线性光学、表面等离激元及拉曼增强、光热转化、光催化及光响应等光学相关领域展开分析和综述.并对此二维材料相关应用的未来发展及机遇作了简单评述,以期为进一步的研究提供参考.

大尺寸红外非线性光学晶体LiInSe2的生长与退火研究

硒铟锂(LiInSe2,LISe)晶体在长波红外激光领域有重要应用价值。目前高质量、大尺寸LISe晶体的稳定生长仍然面临挑战,通过气氛退火后处理工艺能够有效提高晶体光学质量。本文采用定向籽晶垂直布里奇曼法,通过精确控制籽晶熔接,实现大尺寸(∅40 mm×60 mm)LISe晶体的批量稳定制备,为目前国际上报道的最大尺寸LISe晶体。另外,系统探索了LISe晶体的退火工艺,研究表明在740℃、LISe本征气氛下退火150 h,可以明显提高LISe晶体器件光学质量。

GaNbO_(4)晶体掺杂生长及氧空位缺陷调控的研究

采用提拉法成功生长出不同掺杂浓度的Mg:GaNbO_(4)晶体,并对晶体进行了表征;XPRD测试结果表明,晶体具有与GaNbO_(4)晶体相同的晶体结构,同属单斜晶系,C2/m空间群;Laue衍射测试结果表明,晶体结晶性良好,可利用性较高;XPS测试结果表明,Mg ^(2+)有效掺杂进GaNbO _(4)晶体中,且因杂质自补偿效应,调控了晶体中氧空位缺陷的浓度;晶体退火后,氧空位缺陷的浓度再次大幅度升高。

Rb_(2)TiYb(PO_(4))_(3)微晶材料的制备与上转换发光性能研究

采用高温固相法成功制备了Rb_(2)TiYb(PO_(4))_(3)微晶材料,并利用XRD、SEM、紫外-可见漫反射光谱和上转换发射光谱进行了微晶物相、形貌与性能研究。结果显示,纯相无水钾镁矾结构化合物晶粒尺寸在10~20μm,其紫外截止边在377 nm附近,漫反射光谱中出现了Yb^(3+)的两个吸收峰。发射光谱中,480和654 nm处的蓝红双波段上出现转换发光现象,表明此类结构化合物在上转换发光材料方面有较大的应用潜力与研究价值。

Nd∶GdVO_4晶体生长及其1064nm的激光特性

本文报道了用 Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ 方法生长 Ｎｄ∶ Ｇｄ Ｖ Ｏ４ 晶体，测量了该晶体的偏振吸收谱和荧光谱，表明晶体在８０８ ．５ｎｍ 有吸收峰，其发射波长在１０６４ｎｍ 。晶体中掺 Ｎｄ 浓度的原子分数为１ ．５６ ％ 的 Ｎｄ∶ Ｇｄ Ｖ Ｏ４ 的４ Ｆ３／２ 荧光寿命为１００μｓ 。用激光二极管泵浦１ｍ ｍ 厚的 Ｎｄ∶ Ｇｄ Ｖ Ｏ４ 晶体，得到了超过１ Ｗ１０６４ｎｍ 的输出光，泵浦阈值为２０ｍ Ｗ，光光转换效率为５５ ．９ ％ ，斜效率为６３ ％ 。

杂质对KDP晶体光学质量的影响

研究了几类可能出现在KDP晶体的生长溶液中的有机物杂质和无机阴离子杂质基团对KDP晶体散射、透过率、光损伤阈值等光学质量的影响,结果表明,不同种类的杂质的影响并不相同,造成这一结果的根本原因在于杂质离子的结构及其与晶体表面原子成键能力的不同。

反应时间对GaP纳米材料粒度的影响

以GaCl_3和Na_3P为原料,利用苯热合成方法,在相同的温度、不同的反应时间下制备GaP纳米粒子.由分散在苯中的GaP纳米粒子的吸收光谱和透射电子显微镜测试结果可知,反应时间延长时GaP苯溶液的光吸收谱发生明显的蓝移.本文分析了出现这一现象的原因,并从实验上进行了验证.

pH值对KDP晶体中散射颗粒的影响

探讨了不同pH值对KDP晶体散射颗粒的影响。结果表明,不同pH值生长条件下生长的KDP晶体中散射颗粒的尺寸、密度呈现明显差异,pH值为5.5条件下KDP晶体中散射颗粒尺寸明显变大,分布稀疏;pH值为2.0时,散射颗粒密度高,尺寸小。其原因在于形成散射的杂质颗粒的存在形式不同。