新型倍频晶体β-BaB_2O_4的光谱测定

低温相BaB_2O_4晶体似下简称β-BaB_2O_4)是我所寻找和培养的一种新型晶体材料.文献[1,2]报道了这种晶体材料的相图研究和结构测定. β-BaB_2O_4在紫外、可见和近红外光区具有良好的透光性能,它的透射能力甚至可以达到远紫外区的190nm.在远紫外区(波长低于 210nm),由于空气中氧对紫外光的吸收[3],给光谱测定带来了很大的困难.对该光区的光谱测定,国内还未见报道.抽真空把样品室和光路上的氧分压降低到10-2—10-3Torr[3],可以在性能较好的光谱仪器上测定145—210nm范围的光谱,因此远紫外区也称为真空紫外区.另一种办法是采用在该光区透明…     

低温相偏硼酸钡(β-BaB_2O_4)晶体倍频系数的计算

本文从“离子基团理论”出发,并考虑A位离子晶格电场对(B_3O_6)~(3-)环的影响,采用CNDO/S近似计算了(B_3O_6)~(3-)基团的分子轨道,进而求得低温相偏硼酸钡(β-BaB_2O_4)晶体的倍频系数。计算结果与实验值符合,由此进一步证实了这一论点:β-BaB_2O_4晶体的倍频系数主要来自(B_3O_6)~(3-)基团中共轭π轨道的贡献。计算结果还表明,CNDO/S型近似是一种计算晶体中共价键基团分子轨道的有效方法。     

β-BaB_2O_4 with special cut-angle applied to single crystal cascaded third-harmonic generation

High-efficiency single crystal cascaded third-harmonic generation(THG) was realized in β-BaB_2 O_4(BBO) material with special cut-angle. By analyzing effective nonlinear optical coefficient(deff) of the cascaded THG process, which was composed by type-II frequency doubling and type-I sum-frequency, the optimum phase matching(PM) direction in BBO crystal was determined to be(θ = 32.1?, φ = 11?). With an optimized 9-mm long sample which was processed along this direction, the highest cascaded THG conversion efficiency reached 42.3%, which is much superior to the similar components reported previously, including ADP, KDP, and Gd_x Y_(1-x) COB crystals.     

Research on Injection-seeded β-BaB_2O_4 Optical Parameteric Oscillator

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利用PPKTP晶体倍频产生397.5nm激光的实验研究

使用周期性极化(PPKTP)晶体进行了795nm激光倍频的实验研究.实验中,基频(795nm)激光通过锥形放大器(TPA)实现了激光功率放大(400mW),再经过光纤整形后功率输出达100mW以上.将该激光单次通过PPKTP晶体,我们测量了倍频效率随晶体温度的变化关系.再将PPKTP晶体放入红外谐振倍频腔内,在最佳匹配温度和红外光共振条件下,获得了近14mW的397.5nm紫外光,倍频效率为13%.     

在AgGaSe2晶体中TEA CO2激光的倍频产生

用炉温下降法生长出尺寸为φ２０×６０ｍｍ的ＡｇＧａＳｅ２单晶体。在１２ｍｍ长，切角为５５°的ＡｇＧａＳｅ２中，获得了ＴＥＡＣＯ２激光的倍频输出，其功率转换效率为１．１２％。泵浦阈值和破坏阈值分别为３ＭＷ／ｃｍ２和１１ＭＷ／ｃｍ２。还讨论了泵浦束的发散角对二次谐波转换效率的影响。     

使用基团理论计算KB_5O_8·4H_2O晶体的倍频系数

本文使用基团理论计算KB_5O_8·4HO_2O(简称KB5)晶体的倍频系数,得到d_(31)=2.61×10~(-10)esu,d_(32)=007×10~(-10)esu,d_(33)=3.26×10~(-10)esu,与实验值符合较好。计算结果表明:氢键对KB5晶体的倍频系数有影响。本文还分析了KB5晶体倍频系数小的起因,除去[B_5O_6(OH)_4]~(-1)基团的微观倍频系数小外,还在于基团的空间排列方式不利,导至最大的微观倍频系数X_(123)相互抵消。最后,本文提出了在含四配位硼原子的硼氧化合物中寻找倍频新材料的结构判据。     

Ti:MgAl_2O_4激光晶体的提拉法生长及性能表征

通过构建合适的温度梯度,优化转速、生长速度等工艺条件,采用提拉法晶体生长技术,首次成功地生长出了Ti离子掺杂的Ti:Mg Al_2O_4晶体,晶体尺寸为?30 mm×70 mm, X射线摇摆曲线表明该晶体的结晶质量良好.对晶体的拉曼振动峰进行了指认.测量了Ti:Mg Al_2O_4晶体退火前后的透过和荧光发射光谱,结合电子自旋共振(ESR)谱图分析了晶体中Ti离子的价态.室温下Ti:Mg Al_2O_4晶体在480 nm附近有个宽带发射峰,其荧光寿命为14μs,是Ti:Al2O3、Ti:Be Al_2O_4晶体的4—5倍,长的荧光寿命有利于储能;发射截面为2×10~(–20) cm~2,较大的发射截面利于实现激光输出.因此, Ti:Mg Al_2O_4晶体是潜在的能够实现宽带可调谐蓝光激光输出的晶体材料.     

CsB_3O_5晶体高效三倍频产生28.3W 355nm激光

利用CsB_3O_5(CBO)晶体对Nd:YAG声光调Q准连续1064 nm激光的高效三倍频效应获得高功率355 nm激光输出.1064 nm激光采用大功率脉冲式半导体激光(LD)列阵侧面抽运Nd:YAG晶体的主振荡-功率放大(MOPA)系统实现210 W的调Q准连续输出,激光以1 kHz脉冲串方试运转,每个脉冲串包含5个调Q脉冲,单脉冲宽度为40 ns.经I类LiB_3O_5(LBO)晶体倍频产生98 W 532 nm绿光.通过30 mm长的II类CBO晶体对1064 nm与532 nm光和频获得28.3 W的355 nm紫外光,相应的三倍频转换效率为13.5%,比相同条件下II类LBO晶体高28.6%.研究了CBO三倍频产生355 nm光的温度敏感特性,得到其温度带宽为25?C,远大于LBO晶体的4?C.实验证明,CBO晶体在三倍频产生355 nm的转换效率和温度不敏感性方面均优于LBO晶体.     

Tunable two-wavelength lasing of Ti: Al_2O_3 and its two-wave mixing in β-BaB_2O_4

A tunable Ti: sapphire laser with a symmetric two-channel dispersive resonator operated simultaneously at two wavelengths was obtained. The delay between λ_1 and λ_2 pulses did not exceed a few nanosecond. Independent tunable range of each output wavelength is 720-820nm, and the maximum wavelength difference was about 55nm. The competition and connectivity between two waves have been observed. The frequency suming and doubling of the two waves generated in BBO were also obtained.     

β-BaBO_2O_4光参量振荡器

本文首次报道用1.064μmNd:YAG激光二次谐波泵浦的单共振和双共振β-BaB_2O_4光参量振荡器(OPO)的实验结果.振荡器的调谐范围分别为0.83～0.89μm 、1.63～1.73μm、和0.97～1.18μm.单共振和双共振的最大输出能量分别为200μJ/pulse和1mJ/pulse.     

激光自倍频晶体研究和应用进展

激光自倍频晶体是一类同时具有激光和非线性效应的复合功能晶体。以激光自倍频晶体制作的全固态激光器具有体积小,调整方便,稳定性高等优点。自1970年代以来,以LiNbO3,YAl3(BO3)4倍频晶体为基质的激光自倍频晶体实现了自倍频激光运转。近年来,以RECa4O(BO3)3(RECOB)为基质的激光自倍频晶体受到重视和广泛研究。本文从对激光晶体、非线性光学晶体及激光自倍频晶体的基本要求出发,在综述激光自倍频晶体研究历史的基础上,讨论了激光自倍频晶体中的基波和倍频光,探讨了NYAB和Nd:GdCOB一类晶体中晶体长度,Nd3+浓度和效率之间的关系。理论估算表明,当浓度适当,晶体长度10mm时,这两类晶体的光–光转换效率可达30%以上。本文总结了NYAB系列晶体的研究历程及RECOB系列激光自倍频研究的思路及取得的成果。在最近10年中,利用山东大学生长的Yb:YAB晶体,获得1.1 W自倍频绿光,光光转换效率为10%;在RECOB体系中,比较了各种晶体的特点,选定Nd:GdCOB为主要研究对象,经过晶体掺钕浓度和长度关系,位相匹配方向、膜系及热工程等多方面研究,获得了1.36 W的545 nm绿光输出,光–光转换效率为17.1%;输出功率为1.03 W时,半小时功率波动不超过1%。这是目前为止,Nd3+离子激光自倍频晶体的最好结果。文章最后介绍了激光自倍频晶体的可能应用。通过理论和实验分析,认为到目前为止Nd:GdCOB是以Nd3+为激活离子最后的激光自倍频晶体,而在Yb3+为激活离子时,Yb:YAB晶体最佳。     

不同波长三倍频DKDP晶体的激光损伤

采用传统降温法,利用高纯原料从氘化程度为80%的溶液生长了四方相磷酸二氘钾(DKDP)晶体,并按Ⅱ类三倍频方式切割晶体。三倍频用DKDP晶体的最大问题在于其抗光伤阈值低于KDP晶体,严重限制了激光输出的能量密度和晶体使用寿命。考察了不同波长下三倍频DKDP晶体的损伤阈值,以及激光退火效应。实验表明,激光退火对于DKDP晶体的损伤阈值有显著的提升作用,基频、倍频、三倍频的提升效果分别达到1.4,1.9,2.7倍,是改善DKDP晶体抗光伤能力的有效途径。     

BeAl_2O_4:Cr晶体的缺陷研究

用化学腐蚀、光学显微镜、X射线形貌术以及电子显微分析等方法研究了引上法生长的BeAl_2O_4:Cr晶体中的缺陷.其结果如下:1)获得了对低指数面(100)、(010)及(001)面位错的理想腐蚀剂,2)晶体中的位错分布不均匀,位错产生的来源有二:一是从晶种中,另一是由包裹物引起.大多数位错是刃型位错,其柏格氏矢量为〈100〉方向、滑移面为(010)面.3)在晶体中常出现的包裹物如气泡,管状物及第二相沉积物,它们是由于原料中的杂质及生长过程中的组分过冷引起的.     

不同波长三倍频DKDP晶体的激光损伤

采用传统降温法,利用高纯原料从氘化程度为80%的溶液生长了四方相磷酸二氘钾（DKDP）晶体,并按Ⅱ类三倍频方式切割晶体。三倍频用DKDP晶体的最大问题在于其抗光伤阈值低于KDP晶体,严重限制了激光输出的能量密度和晶体使用寿命。考察了不同波长下三倍频DKDP晶体的损伤阈值,以及激光退火效应。实验表明,激光退火对于DKDP晶体的损伤阈值有显著的提升作用,基频、倍频、三倍频的提升效果分别达到1.4,1.9,2.7倍,是改善DKDP晶体抗光伤能力的有效途径。     

激光热效应对PPLN晶体倍频效率的影响

从准相位失配关系出发,研究了PPLN晶体倍频效率与温度的关系,针对温度对折射率与极化周期的影响,分析了激光热效应对准相位匹配系统谐波转换过程的影响。采用有限元分析法计算了PPLN材料内部温度分布状况,并对热效应影响下晶体内部倍频效率变化情况进行了计算。计算结果表明：在不同基频光功率密度下,在倍频过程中晶体温度及通光方向截面折射率的分布不同,在倍频晶体出射面倍频效率的分布也不同;随基频光功率密度增大,晶体整体温度与折射率增大,出射端面倍频效率分布随基频光功率密度变化而变化;与理想条件倍频系统相比,激光热效应对晶体倍频效率有一定的影响。     

用ZCTC晶体倍频半导体激光的紫光输出

报道了新型金属络合物非线性光学材料ZCTC（硫氰硫锌镉）晶体的光学性质。测量了ZCTC晶体的折射率,计算了其相位匹配角度。进行了半导体激光（LD）室温下直接倍频实验。当808nm基频GaAlAs半导体激光功率为473mW时,获得了390μW、4040μnm紫光输出。实验表明ZCTC晶体是一种优良的半导体激光倍频紫外非线性光学材料。     

Li_2B_4O_7晶体的晶格振动光谱

在室温下测量了Li_2B_4O_7单晶的各种振动类的偏振Raman散射谱和该晶体粉末样品的红外吸收谱(200—4000cm~(-1))。根据LO-TO劈裂的实验结果,计算出该晶体极化模的有效电荷和振子强度。通过与BBO和LBO晶体的结构和B—O伸缩振动模频率比较,得出:Li_2B_4O_7晶体可能有较大的非线性光学系数。     

周期极化KTiOPO4晶体连续倍频绿光输出

采用外加电场极化方法，在Z切1mm厚的KTiOPO4晶体中实现了周期性极化反转。晶体的极化反转周期为9．0／μm，相互作用长度为3mm。波长为1．064μm的基频光功率为900mW，晶体中心温度为32℃时，获得0．532μm、22μW的倍频绿光输出，二次谐波转换效率为0．0024％。