类金刚石Ⅰ2-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ4型红外非线性光学材料的结构与性能关系研究

硫属化合物由于高的非线性光学系数和宽的红外透过范围,广泛应用于军事和民用红外领域.其中类金刚石材料具有内在的非中心对称结构,能够满足作为非线性光学材料的先决条件,而且Ⅰ2-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ4化学式类型(Ⅰ=Li,Ag,Cu;Ⅱ=Zn,Cd,Hg,Mg,Co,Fe;Ⅳ=Si,Ge,Sn;Ⅵ=S,Se)成为目前研究的重要体系之一.调研发现已知的78个具有非中心对称结构的Ⅰ2-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ4类金刚石型硫属化合物,全部结晶于以下7个不同的空间群Pmn21,Pna21,Pn,I4,I42m,Cmc21,F222.本文系统概述了不同空间群下的类金刚石材料的结构特点和非线性光学性能,为未来设计性能优异的红外非线性光学晶体提供理论指导.     

福建物构所中远红外非线性光学材料结构设计取得突破

探索新型中远红外非线性光学材料是非线性光学研究中的一个重要的前沿和热点方向。传统的中远红外非线性光学材料主要是金属磷属化合物、金属硫属化合物、金属卤化物等,而且非线性光学材料以提高复     

福建物构所硫属红外非线性光学化合物研究获进展

中国科学院福建物质结构研究所陈玲研究员领导的课题组合成了新颖结构的稀土镓锑硫四元化合物Ln4GaSbS9(Ln=Pr,Nd,Sm,Gd-Ho),其中Sm4GaSbS9化合物的粉末倍频效应在2.05μm激光下达到了商     

硫属卤化物红外二阶非线性光学晶体材料的研究进展

对二阶红外非线性光学晶体材料的研究是当前激光及非线性光学领域研究的重点、难点和热点之一。由于满足应用需求的材料比较缺乏,很有必要从源头上探索潜在的新型红外非线性光学晶体材料。硫属化合物和卤化物是红外非线性光学晶体新材料探索的主要体系,前者一般表现出大的倍频效应和宽的红外窗口,后者则多具有大的光学带隙,即高的抗激光损伤阈值。结合两者的优势,有望获得综合非线性光学性能优异的新材料。在此背景下,本文综述了近期硫属卤化物红外非线性光学晶体材料的研究现状,包括含S₈单元的卤化物、包盐硫属卤化物和钡基硫属卤化物。这些硫属卤化物的粉末样品大都表现出优异的非线性光学性能。最后,本文讨论了该方向未来研究的机会和重点。     

部分硫/硒(S/Se)红外非线性晶体原料的快速合成方法研究

含有硫/硒(S/Se)元素的部分化合物在现有中红外非线性晶体材料中占据相当重要的地位.高纯多晶原料是生长优质S/Se光学晶体的基础,但常规合成方法存在周期长、数量少等缺点.为此,针对部分S/Se化合物,我们对传统的合成方法进行优化、改进,实现GaSe,AgGaSe2,AgGaGeS4,AgGaGe5Se12等的快速合成,单次合成原料200～300 g,合成周期小于48 h,经过粉末衍射(XRD)测试表明合成的原料质量较好,能够生长出较大尺寸单晶.文中对快速合成方法的机理、存在的问题等也进行了相关讨论.     

福建物构所中远红外非线性光学材料设计与合成研究获系列进展

中远红外(2～20μm)二阶非线性光学材料在光电对抗、资源探测、空间反导、通讯等方面有重要的应用。目前商用中远红外二阶NLO材料为AgGaS2和ZnGeP2,但这两个材料又都存在一些致命的弱点,例如     

黄铜矿结构中红外高功率非线性光学晶体及其器件研究

本文论述了黄铜矿结构中红外高功率非线性光学晶体ZnGeP2、CdGeAs2和CdSiP2的研究进展。以高纯(6N)Ge、Si、Zn、Cd、P和As单质为原料,按化学计量比并富P 0.1～0.5%和适当富Cd和As配料,采用气相输运和熔体机械相结合的新方法,有效地克服了合成容器爆炸等问题,成功地合成出高纯单相的ZnGeP2和CdSiP2多晶材料;采用高温机械和温度振荡、以及快速降温法,有效地避免了杂相形成,合成出高纯单相的CdGeAs2多晶材料。采用改进的Bridgman法,生长出较大尺寸的ZnGeP2、CdGeAs2和CdSiP2单晶体,并制备出ZnGeP2光参量振荡器(ZGP-OPO)和CdGeAs2(CGA)倍频器件,采用2.1μm泵浦的ZGP-OPO获得3.5～5μm中红外激光调谐输出。结果表明:ZnGeP2、CdGeAs2和CdSiP2晶体,是中红外高功率激光频率转换最有前途的先进新材料。     

Ba7AgGa5S15:一种新型混合金属硫化物的非线性光学性能研究

采用高温熔融-自发结晶法成功获得一种新型混合金属硫化物Ba7AgGa5S15.该化合物结晶于非中心对称的P31c空间群(No.159),晶胞参数为a=0.964 53(10) nm,c=1.805 9(4) nm,Z=2.其结构是由[Ga4 S10] T2超四面体与[AgS4]四面体共顶点连结形成的含有18元环孔道的三维网状框架,孤立的[Ga(2)S4]四面体填充在孔道中,Ba2+填充在该三维框架结构的空隙当中.第一性原理计算研究了该化合物的电子结构、态密度、双折射率、二阶非线性光学系数,以及倍频密度.结果 表明,该化合物具有大的光学带隙(3.76 eV),其带隙主要由S3p,Ba5d和Ga4s轨道决定;其d33方向上的倍频系数约为AgGaS2的0.4倍,主要倍频贡献来源于[AgS4]和[GaS4]四面体.该研究表明在Ag-Ga-S体系中引入Ba2+,形成的Ba7 AgGa5S15表现出比AgGaS2更宽的带隙,有利于产生高的激光损伤阈值(LDT).     

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.     

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.     

大尺寸ZnGeP2晶体生长与中红外光参量振荡

采用垂直布里奇曼方法生长了ZnGeP2单晶体,晶体毛坯尺寸达φ30 mm×120mm.晶体在2.05μm吸收系数0.05cm-1,3～8 μm吸收系数0.01cm-1,光损伤阈值2.0±0.3 J/ cm2.利用2.05μm Tm,Ho:CdVO4激光器为泵浦源,脉冲重复频率10 kHz.当泵浦功率16.3 W时,3～5μm光参最振荡输出8.7 W,光-光转换效率为53;,斜率效率为64;.     

Pb4.7Ba0.3Ge3O11 Crystals as New Acoustically Induced Nonlinear Optical Materials

A coustically induced optical second harmonic generation (SHG) and two‐photon absorption (TPA) in ferroelectric Pb_4.7Ba_0.3Ge₃O₁₁ crystals have been found. We have found that with increasing acoustical power, the SHG for YAG:Nd laser light (λ=1.06 μm) increases and achieves its maximum value at acoustical power density about 1.75 W/cm². The evaluated SHG values were 23 % less comparing with χ₂₂₂ tensor of the KDP single crystals. With decreasing temperature, the acoustically induced SHG signals trongly increases below 29 K. The maximal acoustically induced SHG has been observed at acoustical frequencies lying with in the ranges 12‐17 kHz, 22‐23 kHz and above 26 kHz. This behavior reflects nonlinear superposition of the nonlinear optical susceptibilities stimulated by externallyinduced electron‐phonon anharm onicity. We have observed substantial increase of the TPA (for the acoustical power W=1.8 W/cm²) at high hydrostatic pressures (about 16 GPa) and low temperatures (below 16 K). This one confirms complicated influence of the electron‐phonon interactions in the ferroelectricson the observed nonline aroptical dependences.     

Preparation and Characterization of Nonlinear Optical Crystal Materials: Cadmium Mercury Thiocyanate and its Lewis Base Adducts

Cadmium mercury thiocyanate (CdHg(SCN)₄, CMTC) and its two lewis base adducts: cadmium mercury thiocyanate dimethyl‐sulphoxide (CdHg(SCN)₄(H₆C₂OS)₂, CMTD) and cadmium mercury thiocyanate glycol monomethyl ether (CdHg(SCN)₄(C₃H₈O₂), CMTG) have been discovered as nonlinear optical (NLO) crystal materials. Their structural, optical and physicochemical properties were characterized by X‐ray powder diffraction (XRPD), infrared spectroscopy, vis/UV/NIR spectra and thermal analysis. It is discovered that their transparency cutoffs lie in the UV region and CMTD crystals possess the shortest cutoff wavelength among the three crystal materials.     

有机非线性倍频晶体间硝基苯甲酸*二乙醇胺的研究

本文报道了间硝基苯甲酸(m-NBA)*二乙醇胺(DEA)单晶体在不同环境下的生长习性以及对该晶体形貌的影响.测定了该晶体及两种原料的红外光谱,同时讨论了晶体的差热分析、透光波段以及初步测定了晶体的二次谐波强度.     

红外非线性光学晶体材料AgGaGeS4激光实验参数的模拟计算

在小信号近似下,对红外非线性光学晶体AgGaGeS4的非线性性质进行研究.模拟计算了钛宝石0.8 μm,Nd:YAG 1.064 μm泵浦下,Ⅰ类AgGaGeS4-OPO在XZ调谐面上的相位匹配情况,晶体波长调谐范围可达0.90～11.4 μm,调谐角19.7～59.3°,有效非线性系数随匹配角增大而逐渐降低.另外也计算了晶体激光倍频波波长和相位匹配角的关系,晶体调谐角度范围0～62°,波长1.5～10.6 μm,同时对倍频允许角及非临界准相位匹配(NCPM)下的情况也进行了探讨.所得结果可预测其非线性性质,并对探索AgGaGeS4晶体用于特定波长激光器,设计新波段提供了理论依据.