CdSe晶体倍频光学参数及元件加工研究

对红外非线性光学晶体CdSe的倍频光学参数及其元件加工进行了研究.根据非线性光学原理和折射率色散关系,从理论上计算出CdSe晶体的有效非线性系数和倍频元件相位匹配角与基频光波长(5.5～10.0 μm)的调谐特性曲线,从实验上探索到一种通过解理试验和XRD定向测试,快速确定其光轴方向的晶体定向新方法.结果表明,CdSe晶体在Ⅱ类相位匹配条件下的有效非线性系数d_(eff)为d_(15)sinθ,倍频转换效率与方位角无关;在Ⅰ类相位匹配条件下其有效非线性系数d_(eff)恒等于0,无倍频输出.根据理论计算结果,运用定向新方法,针对VUVG法生长出的外观无方向特征的CdSe晶体,经定向切割、研磨和抛光,初步加工出基频波长为9.6 μm的CdSe晶体Ⅱ类相位匹配倍频元件, 尺寸达9.5 mm×9.5 mm×18 mm.     

大尺寸长波红外非线性晶体CdSe生长及应用

利用压力辅助法合成批量、高纯CdSe多晶原料,进行籽晶定向高压布里奇曼法生长,制备出φ(50 ～ 55) mm×(80 ～ 100) mm高品质单晶棒,加工出多相位匹配角度、多规格尺寸(6 ～8)2×(40 ～50) mm3晶体元件.元件在2.1 μm、2.6 μm、10.8 μm等多波段o、e偏振光测试下,吸收系数分别≤0.02 cm-1、≤0.02 cm-1、≤0.01 cm-1,通过光参量振荡实验,元件在10.1～10.8 μm波段实现1.05W长波红外激光输出.     

ZnGeP2晶体的合成与生长

采用双温区法合成ZnGeP2多晶料;采用布里奇曼法生长ZnGeP2单晶,晶体尺寸为22×90 mm2.晶体透光范围0.7～12.0 μm,平均透过率达到56;;OPO光参量震荡器件尺寸6×6×15 mm3,采用2 μm的泵浦光,产生4 W以上的3.8～4.5 μm激光输出.     

双温区热扩散掺杂Fe2+∶ZnSe激光晶体的制备及激光输出性能

本文以CVD ZnSe晶片为基质材料,以FeSe粉末为掺杂物,采用双温区热扩散掺杂技术获得了尺寸为Ø22 mm×4 mm的Fe²⁺∶ZnSe激光晶体。通过二次离子质谱(SIMS)测试该晶体样品表面铁离子浓度为3.43×10¹⁸ cm^-3,并通过X射线光电子能谱(XPS)分析了晶体样品中铁元素的离子价态。采用UV/Vis/NIR分光光度计和傅里叶红外光谱仪测试了Fe²⁺∶ZnSe激光晶体的透过谱图。测试结果显示,在3.0 μm处出现了明显的Fe²⁺吸收峰,峰值透过率为5.5%。以波长为2.93 μm的Cr, Er∶YAG激光器为泵浦源,温度77 K时抽运尺寸10 mm×10 mm×4 mm的 Fe²⁺∶ZnSe晶体,获得了能量为191 mJ、中心波长4.04 μm的中红外激光输出,光光转换效率13.84%。     

AgGaGeS_4晶体生长及性能研究

采用竖式布里奇曼法成功生长出大尺寸φ30 mm×80 mm的AgGaGeS_4单晶.X射线摇摆曲线测试结果表明该单晶结构完整.单晶元件在1.5～9.6 μm波段平均吸收系数约为0.25 cm~(-1),其中6.7～7.8 μm波段小于0.02 cm~(-1).制备的Ⅰ型相位匹配晶片元件(切角θ=43.5°, φ=0°,尺寸7 mm×7 mm×2.7 mm),在中心波长8.0305 μm基频光泵浦下,倍频输出了4.0153 μm红外激光,实验测得其实际相位匹配角为42.2°.利用波长2.05 μm、脉冲宽度20 ns的激光光源,测得其激光抗损伤阈值为270 MW/cm~2. 结合相图及温场分布对晶体生长过程中的关键问题进行了分析.     

高品质ZnGeP2晶体光参量振荡元件及应用

在高纯ZnGeP2多晶批量合成基础上,采用垂直布里奇曼法生长出尺寸φ(40～50) mm× 140 mm的高品质单晶.切割出多种6mm×6mm×(16～30) mm规格的晶体元件,元件o偏振光2.05 μm吸收系数为0.01～0.03cm-1,通过光参量振荡技术实现中波(3～5μm)40W和远波(8～10 μmn)3W的激光输出.     

垂直Bridgman法生长Cd1-XMnxTe晶体的缺陷研究

本文采用垂直布里奇曼(Bridgman)法生长了尺寸为Φ30 mm×130mm的Cd1-xMnxTe晶体,利用Nakagawa腐蚀液显示了晶体的位错、Te夹杂相和孪晶缺陷,并采用傅立叶变换红外光谱仪研究了晶体的红外透过率与晶体缺陷之间的关系.结果表明:生长态Cd1-xMnxTe晶体的位错密度为104～105 cm-2,Te夹杂相密度为103～104cm-2,晶体中的孪晶主要为共格孪晶,孪晶面为[111]面,且平行于晶体生长方向.在入射光波数4000～500 cm-1范围,晶体的红外透过率为36.7;～55.3;,红外透过率越大,表明晶体的位错和Te夹杂相密度越低,晶体对该波长范围的红外光表现为晶格吸收和自由载流子吸收.     

酸性条件下的CdSe波片抛光工艺研究

利用自然解理和X射线衍射仪对气相法制备的大尺寸CdSe单晶定向,并沿光轴方向切割出20 mm×20 mm ×3 mm的CdSe波片初胚.采用酸性化学机械抛光方法对波片初胚进行表面处理,将5;溴甲醇与W0.25(粒度为0.25 μm)的金刚石悬浮液按1:10的体积比混合并用盐酸调节抛光液的pH值.结果表明:当抛光液pH＝5时,样品表面平整划痕较少,粗糙度约为0.8 nm,平行度公差f＝0.00275 mm,样品的红外透过率在2-20 μm波段均达到65;-70;,其吸收系数在0.01～0.06 cm-1之间     

大尺寸优质激光晶体Nd3+/Yb3+∶NaY(WO4)2的生长和性能研究

采用提拉法生长了尺寸为φ25 mm×100 mm的大尺寸Nd3+与Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体.对晶体的生长习性进行了讨论,利用XRD对晶体进行了相分析.测试了晶体的热膨胀特性,得到了主轴方向的热膨胀系数,测得沿c轴的膨胀系数大约为a轴的两倍.在室温下测试了Yb3掺杂的NaY( WO4)2晶体的吸收谱、荧光光谱和相关能级的荧光衰减,用标准与改进的J-O理论分析了吸收光谱与荧光光谱.结果表明,Yb3+掺杂的NaY( WO4)2晶体有着较好的光谱性能参数.采用氙灯泵浦Nd3+掺杂的NaY( WO4)2,实现了1.06 μm波段786 mJ的激光输出,同时在LD泵浦下,采用LBO晶体倍频,实现了87 mW的激光输出,基频光光转换效率为25;,斜率效率为7.98;.     

ZnGeP2晶体轴向成分均匀性的XPS分析

通过改进ZnGeP2晶体的合成和生长工艺,获得了尺寸为φ24 mm×60 mm的ZnGeP2单晶体.采用X射线光电子能谱(XPS)对生长出的晶体轴向成分进行了分析.结果表明,晶体在籽晶、放肩和主体部分成分一致,在尾部存在X射线衍射(XRD)未能检测出的极少量的P和Ge的氧化物,说明生长出的ZnGeP2单晶体的轴向成分比较均匀.红外透过率测试显示,晶体的轴向各部分在3 ～8 μm波长范围内透过率均在56;以上,而尾部在近红外波段(1.3～2.6 μm)的吸收明显要高于其他各部分.