“物理光学”一流课程建设探索与实践

课程是人才培养体系中的最基本单元，是高校立德树人的重要载体。多年来，青岛大学“物理光学”课程团队以应用物理学国家级特色专业和国家级应用物理实验教学示范中心为平台，以山东省重点教研项目为抓手，以学生发展为中心，以立德树人为根本任务，围绕课程的创新性、高阶性、挑战度开展了有益的探索和实践，构建了知识、能力、素质三位一体的人才培养目标，并取得了一定的阶段性成果，对同类课程的建设起到一定的示范和推广作用。     

低对称性非线性光学晶体BIBO的倍频性质

测量了BIBO晶体的主轴折射率.对BIBO晶体在整个空间内的倍频性质进行了系统讨论.当基频 光为Nd:YAG激光时（λ=1064nm），发现最大的有效非线性光学系数位于（168.9°，90°） 的Ⅰ类相位匹配方向上.测量了BIBO晶体的容限角、容限温度、光损伤阈值，以及1064nm的 腔外、腔内倍频性质.实验中，最大腔外倍频转换效率达到68%，腔内倍频输出达到1.06W. 关键词： 低对称性 BIBO晶体 倍频     

具有大尺寸(001)晶面的有机DAST晶体生长与THz波产生

具有大尺寸(001)晶面的有机晶体DAST(4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐)的生长对构建高强度宽带THz辐射源具有重要意义,但也极具挑战性.本论文采用斜板法结合缓慢冷却技术,研究了生长液浓度对晶体长宽比的影响.通过对生长条件的精确控制,生长出了具有大面积(001)晶面的DAST晶体.经检测,晶体具有良好的表面质量.晶体在无需表面抛光的条件下,实现了单周期太赫兹脉冲输出,光-太赫兹转换效率达到0.66;.     

快速生长KH2PO4晶体的缺陷和{100}生长表面形貌研究（英文）

利用原子力显微镜和光学显微镜观测了快速生长KH2PO4晶体的表面形貌。发现在较高生长温度下的{100}生长表面容易出现二维成核生长机制,在本文的实验条件下,{100}生长表面上的宏观台阶平均高度为2.34nm,而宏观台阶平台宽度的尺寸各不相同。在{100}生长表面上观察到了由杂质阻碍作用引起的台阶聚并和台阶弯曲,并讨论了杂质和生长台阶之间的相互作用机理。利用同步辐射白光形貌术分析了快速生长KDP晶体内部的位错缺陷。     

低对称性非线性光学晶体硼酸铋(BIBO)的1064nm三倍频性质

采用高温溶液法成功生长出高光学质量的硼酸铋 (BIBO)晶体 ,尺寸达到 2 4mm× 19mm× 35mm ,质量为4 8g。对BIBO晶体进行了定向 ,并测量了该晶体的主轴折射率。讨论了BIBO晶体的 10 6 4nm三倍频性质 ,包括相位匹配角、有效非线性光学系数deff、容限角、走离角等。结果表明 ,BIBO晶体的最佳三倍频方向为 (137.7°,130°) ,其有效非线性光学系数值达到 3.6 0 pm/V ,属I类相位匹配。就主平面内的相位匹配方向而言 ,(14 6 .4°,90°)具有最大的有效非线性光学系数值 ,为 3.16pm/V。在 10 6 4nm的腔外三倍频实验中 ,(14 6 .4° ,90°)BIBO晶体的转换效率达到 39.5 % ,角度容限半宽为 0 .2 2mrad·cm ,该数值与 0 .175mrad·cm的计算值基本符合。由于(33.6°,90°)BIBO晶体的有效非线性光学系数较小 (0 .31pm/V) ,其三倍频转换效率小于 5 %。     

快速生长KDP晶体表面的光学显微实时观察

设计了一套溶液降温法晶体生长显微实时观察装置,对快速生长KDP晶体{101}和{100}表面形貌的演化过程进行了实时观测分析.测量了晶体表面生长层切向生长速度随溶液过饱和度的变化曲线,并利用台阶生长动力学方程计算了相关动力学参数.进行了Fe3+掺杂实验,结果表明Fe3+的存在会影响到不同晶面上生长层的动力学系数,从而改变KDP晶体表面生长层的切向生长速度.     

Yb0.005Y0.708Lu0.287VO4混晶的生长和材料性质

采用提拉法生长出Ybb0.005Y0.708Lu0.287VO4晶体.在室温下,对Yb0.005Y0.708Lu0.287VO4晶体进行了XRPD测试,计算了晶格常数(a=b=0.7091 nm,c=0.6273 nm)和密度(4.826 g/cm3).对混晶的(100)面进行了腐蚀,腐蚀坑呈四棱锥形状.平均线膨胀系数α1=1.285×10-6 K-1,α3=7.030 ×10-6 K-1,温度在330.15 K和570.15 K之间变化时,比热为0.494 ～0.617 J/g·K.     

对甲苯磺酸(PTSA)对DAST晶体生长、表征的影响

向4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐(DAST)甲醇溶液中加入对甲苯磺酸(PTSA),从中生长出DAST晶体.测试了纯生长溶液和加入PTSA后溶液的亚稳区,发现PTSA能够明显增加DAST生长溶液的亚稳区的宽度.通过粉末XRD和FTIR分别测试了PTSA掺杂和未掺杂溶液中生长的DAST晶体的晶体结构和官能团,测试结果表明PTSA并不会改变其晶体结构.溶液的稳定性有助于生长出大尺寸DAST晶体.     

Y0.145Gd0.855Ca4O(BO3)3混晶的晶体生长和压电、热膨胀性能

利用提拉法成功生长出了Y0.145Gd0.855Ca4O(BO3)3(Y0.145Gd0.855COB)混晶.对其压电系数和热膨胀系数进行了测量,测得压电系数d26为9 pC/N,计算得到热膨胀系数α11,α22 α33分别为12.97×10-6/℃,5.94×10-6/℃,8.03×10-6/℃.通过与YCa4O(BO3)3和GdCa4O(BO3)3晶体的对比,分析了Re3+半径和Re3+、Ca2+的无序分布对于Y0.145 Gd0.855COB混晶的压电性能和热膨胀性能的影响.     

点状籽晶法生长KDP晶体中散射颗粒分布

在不同的溶液pH值条件下进行了点状籽晶法慢速和快速生长KDP晶体实验,发展了观察晶体中散射颗粒分布的激光层析技术,通过图像处理得到了KDP晶体内部(100)面完整的散射颗粒分部图,对不同生长速度、不同pH值条件下点状籽晶法生长的KDP晶体的散射颗粒分部做了对比.利用表面光学投影技术观察了晶体表面宏观形貌,并由此分析了不同生长条件下生长机制对散射颗粒分布的影响.测定了散射颗粒密度不同部位的晶体透过率.