BiIO_4:一种新型红外非线性光学晶体

本文采用水热法,将两种含孤对电子的元素基团I(Ⅴ)与Bi(Ⅲ)复合到一起,合成出一种新型红外非线性光学晶体BiIO4,该晶体属正交晶系,空间群Pca21(29),晶胞参数为a=0.5645(2)nm,b=1.1036(4)nm,c=0.5731(2)nm,α=β=γ=90°。并对其进行了SEM-EDS、XRD、TG-DSC、FT-IR、UV-Vis-NIR、SHG等测试。结果表明,其二阶非线性光学效应(SHG)约为KDP的10倍,红外吸收边可以达到远红外波段(13μm)。     

新型红外非线性光学晶体BaGa2GeSe6的生长与器件制备

钡镓锗硒(BaGa₂GeSe₆,BGGSe)晶体是由中国科学家发明的一种性能优异的新型红外非线性光学材料.目前国内未见到关于该晶体的大尺寸制备报道.本研究采用自制的双温区管式炉成功合成出BGGSe多晶,单次合成量达到400 g;采用坩埚下降法生长出大尺寸高质量BGGSe单晶,尺寸为φ30 mm×90 mm,为国内首次;通过定向、切割和抛光等处理工艺,成功制备出BGGSe晶体器件,为该晶体下一步的应用研究打下了坚实基础.     

红外非线性晶体CdGeAs2多晶合成

高纯度的多晶对生长优质单晶起着至关重要的作用.原料对石英坩埚的腐蚀,以及偏离化学计量生成的二元、三元中间相均会严重影响CdGeAs2多晶的纯度和质量.本文以载气携带丙酮在石英坩埚内壁镀上高质量碳膜,解决了原料对石英坩埚的腐蚀问题;并在双温区炉中设计了合理的温场,合成了CdGeAs2多晶料.经X射线粉末衍射分析和晶胞精修表明样品为高纯、单相CdGeAs2多晶.     

新型红外非线性光学晶体LiGaTe2的多晶合成与晶体生长

采用直接合成方法无法得到纯相的碲镓锂( LiGaTe2)多晶原料,因此提出了两步合成法进行LiGaTe2多晶原料合成,即先合成二元相Ga2Te3,再以Ga2Te3、Li、Te为原料按化学计量比配料在较低温度(850℃)下合成纯相的碲镓锂多晶料,并对具体的反应机理进行了讨论.对所得碲镓锂多晶料进行了XRD分析,结果显示合成的多晶为单相高纯LiGaTe2.差示扫描量热分析(DSC)表明,LiGaTe2的熔点为674.78℃.初步开展了LiGaTe2晶体的生长研究,对晶体生长结果进行了探讨.     

新型可实用化红外非线性光学晶体研究进展

红外非线性光学晶体可以变频输出中远红外激光,在国防和民用方面都有重要应用.本文综述了近十年来发现的具有实用前景的新型红外非线性光学材料的研究进展,主要讨论已经获得较大尺寸单晶的新材料.这些晶体具有优秀的综合性能,包括足够大的非线性光学系数,宽的红外透过范围,合适的双折射,较好的单晶生长习性和稳定的物化性质.本文将从晶体结构、晶体生长、物化性能、红外激光输出等方面进行综述,并对红外非线性光学晶体未来的发展方向做出一定的讨论.     

红外非线性光学晶体研究进展

利用红外非线性光学晶体对可见或近红外激光进行频率下转换,是获取3μm以上中远红外激光的重要途径。本文从红外技术的发展对红外非线性光学材料提出的要求出发,系统地综述了非氧体系的红外非线性光学晶体的性能特点以及研究进展。介绍了单晶材料ZnGeP2、CdSiP2、LiInS2系列晶体及BaGa4S7、BaGa4Se7、AgGaGeS4、AgGaGe5Se12、AgGaxIn1-xSe2和GaS0.4Se0.6,以及以OP-GaAs为代表的周期结构准位相匹配材料的研究进展。最后,本文指出了目前红外非线性光学晶体研究领域存在的问题和发展趋势。     

红外非线性晶体ZnGeP2的生长及品质研究

采用高温元素反应法直接合成ZnGeP2多晶料,用竖式Bridgman法生长出ZnGeP2单晶,晶体棒毛坯尺寸达φ15×70mm3.对多晶料和单晶体进行了X射线粉末衍射(XRD)、低倍率红外显微镜、红外分光光度计检测;对晶体切片进行退火处理,使得在2μm吸收系数降到α＝0.10cm-1;加工出一块5×6×6.5mm3的晶体倍频元件,在一台射频激励CO2激光器上实现了从9.24μm到4.26μm的倍频.     

奇妙的晶体——中红外非线性光学晶体

1960年,世界上第一台红宝石(Cr^3+:Al2O3)激光器诞生。1961年,Franken等首次发现激光通过石英晶体时会产生倍频现象,随后科学家们又陆续发现激光在通过某些特定晶体时会产生倍频、和频、差频、混频与光参量振荡等光学变频现象,这些晶体被称为非线性光学晶体。     

新型红外非线性光学晶体SrCdGeSe4生长与性质表征

锶镉锗硒(SrCdGeSe4)晶体是近期被发现的一种性能优异的新型红外非线性光学材料.本研究采用自制的双温区管式炉成功合成出SrCdGeSe4多晶,单次合成量达到300 g;采用坩埚下降法首次生长出SrCdGeSe4单晶,尺寸为φ27 mm×80 mm;通过定向、切割和抛光等程序,得到几个不同尺寸的定向SrCdGeSe4晶片,选取一片8×8 ×2 mm3双面抛光(110)晶片测试了摇摆曲线、红外透过光谱和激光损伤阈值.结果 显示:(220)摇摆曲线半峰宽为44.8\",该晶体的短波透过截止边为596 nm,且在1～ 14 μm波长范围内透过率超过68;;另外,晶体在Nd∶ YAG脉冲激光,脉宽5 ns,重复频率1 Hz,光斑直径0.15 mm测试条件下,激光损伤阈值为530 MW/cm2.     

中红外非线性光学晶体CdSiP2的合成与生长

本文以P,Si,Cd为原料采用双温区法合成出140 g的高纯CdSiP2多晶料锭,分别采用自发形核和施加籽晶的垂直Bridgman法生长出φ12 mm×40 mm和φ15 mm×50 mm优质CdSiP单晶体.所生长的晶体中无宏观散射颗粒,(004)面的单晶摇摆曲线的半峰宽为40".透过光谱表明CdSiP2晶体在2～6.5tμm的透过率达到57;,接近其理论最大值.辉光放电质谱检测到晶体中含有少量的Fe、Cr、Mn、Ti等过渡金属.电子顺磁共振波谱检测到Fe+和Mn2的存在,这些杂质可能会引起晶体在近红外波段的光学吸收.     

中红外非线性光学晶体的研究进展

本文综述了几种重要的中红外非线性光学晶体的研究进展,分别详细介绍了各自的结构特点、非线性性能以及他们在频率变换方面的重要应用.提出了在中红外非线性光学晶体生长中遇到的困难,并探讨了解决问题的途径.认为生长性能优异、足够尺寸的红外非线性光学晶体具有非常重要的应用价值,并对中红外非线性光学晶体的研究进行了展望.     

一种新的红外非线性光学晶体材料-K3V5O14

作为红外非线性光学材料,氧化物和磷铜铁矿半导体材料的透过光谱可到中远红外谱区,但它们的晶体损伤阈值很低.本文提出并合成一种新的红外非线性光学材料五钒酸钾-K3V5O14,它的空间群是P31m,透过光谱范围可达到10μm,而且其粉末倍频效应大于KDP晶体的20倍.     

一种新型紫外非线性光学材料Ba2Be2B2O7

利用高温固相反应合成了一种新的非线性光学材料Ba2Be2B2O7（简称TBO）,利用顶部熔盐籽晶法生长出了可供初步性能测试的TBO晶体,结构分析表明,TBO晶体的基本结构单元与SBBO（Sr2Be2B2O7)相同,并且均含有对非线性光学效应起主要作用的[BO3]基团,TBO的粉末倍频效应大约为KDP（KH2PO4）的2倍,TBO晶体的物理化学性质稳定,不吸潮,硬度适中,并且易于加工。     

一种基于复式光子晶体的多通道红外滤波器

用LiF和Si构成了一(ABBA)N型光子晶体,考虑到材料的色散关系,对其透射特性进行了研究,结果表明:在44~46μm的范围内出现了若干透射峰,透射峰的数目k与结构周期数N间满足k=N-1的关系。入射角增加,各透射峰的位置红移,长波端透射峰的红移量比短波端的稍大,当入射角θ≥45°时,短波端透射峰的透射率有所下降。两介质的几何厚度同时增加时,各透射峰的中心蓝移,对应的透射率不变;反之,其中心红移,且长波端透射峰的透射率下降。透射峰的以上特征为其实现多通道的红外滤波提供了理论指导。     

新疆理化所发现新型综合性能优异的红外非线性光学晶体材料

正6月15日,国际综合期刊JACS发表了由中国科学院新疆理化技术研究所新型光电功能材料实验室研究员潘世烈团队撰写的标题为Na_2ZnGe_2S_6:a new infrared nonlinear optical material with good balance between     

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(φ40 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.     

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12 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: N In＜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.     

中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所红外非线性晶体材料实验室

正红外非线性光学晶体在国防、环境和医疗等领域均具有重要应用。安徽光机所自上世纪80年代起,持续开展红外非线性晶体研制和光学性能研究,以"面向国家需求,瞄准红外非线性光学材料发展前沿,致力于材料学高技术集成与创新、新型红外非线性晶体材料探索、优质红外非线性晶体制备与器件化应用"为宗旨,研制出系列红外非线性晶体。研究方向:中、长波红外(3～5 μm、8～14 μm)非线性晶体制备和光学性能研究。图1 吴海信研究员实验室负责人吴海信     

红外非线性晶体材料AgGa1-xInxSe2的生长和性能表征

AgGa1-xInxSe2是近几年来研制的新型红外非线性光学晶体材料,其主要特点是借着Ga和In含量,即x值的变化,改变材料的折射率、双折射,实现三波共线非线性作用的非临界(90°)相位匹配.我们用垂直布里奇曼法生长单晶,获得了φ35mm×50mm的AgGa1-xInxSe2单晶棒.对生长出晶体棒In的浓度分布进行了测试.晶体元件用红外观察镜和分光光度计分别进行了观察和测试,晶体透光率良好.用一台TEA CO2激光泵浦一块5×6×16mm3的AgGa1-xInxSe2(x=0.3234)晶体元件,成功地实现了10.6μm非临界相位匹配倍频,输出5.3μm的中红外激光.     

新型非线性晶体CLBO的缺陷研究

本文对新型非线性晶体CLBO的生长缺陷进行了分析研究.通过改进原料纯度,配料方法及生长工艺参数,消除了晶体中的缺陷,CLBO晶体的光学质量明显地得到改善.大大地提高了倍频转换效率.