深紫外非线性光学晶体KBe2BO3F2的研究进展

文章以KBe₂BO₃F₂(KBBF)晶体为代表,系统地介绍了中国深紫外非线性光学晶体的发展。首先简单回顾了KBBF晶体的发现历程,然后介绍了KBBF晶体生长、棱镜耦合器件技术的发展,以及晶体产生深紫外相干光的能力;最后简单介绍了基于KBBF晶体的深紫外相干光源在超高分辨率光电子能谱仪等先进科学仪器方面的应用及研究成果,并展望了未来可能的应用领域。     

类KBe_2BO_3F_2结构硼酸盐深紫外非线性光学材料的研究进展

利用非线性光学(NLO)晶体材料和变频技术,可以把波长范围有限的激光光源扩展到紫外、深紫外区,这已成为深紫外光源的热点研究方向.然而,目前限制深紫外全固态激光器发展和应用的关键问题是缺乏能够在该波段进行频率转换并且产业化应用的NLO晶体材料.因此,该领域的各国科学家都在积极探索并发展新一代的深紫外NLO晶体材料.目前仅有KBe_2BO_3F_2 (KBBF)晶体能够实现Nd:YAG的直接六倍频深紫外激光(波长为177.3 nm)输出.然而, KBBF晶体存在严重的层状生长习性,并且其原料氧化铍有剧毒,从而极大地制约了其商业化生产和应用进程.根据阴离子基团理论,以BO_3基团为基本结构单元形成的类[Be_2BO_3F]层状结构特征仍然是目前最有利于产生深紫外谐波的适宜结构之一,因此,基于KBBF层状结构进行分子工程设计,并开发类KBBF结构的硼酸盐可能是探索新材料的优选策略.本文通过回顾类KBBF结构硼酸盐深紫外NLO晶体的发展历程,系统梳理该类晶体材料层状结构特点、不同层间连接方式和光学性能,分析限制深紫外NLO晶体发展的主要因素,讨论目前发展类KBBF结构硼酸盐深紫外NLO晶体材料的主要矛盾和解决策略,以期对未来新材料的创新探索提供借鉴.     

KBBF族非线性光学晶体的发现及其深紫外谐波输出能力

回顾了在20世纪90年代,面对200 nm壁垒的科学难题,KBBF族非线性光学晶体的发现过程,系统阐述了该晶体的线性和非线性光学性质,详细介绍了其深紫外谐波输出能力的最新研究成果.     

中科院理化所深紫外全固态激光器获重大进展

~~中科院理化所深紫外全固态激光器获重大进展@汪道友~~     

深紫外无机非线性光学晶体硼铍酸锶及其分子工程学探索方法

阐述了紫外无机非线性光学晶体分子工程学探索方法的基本特点，具体分析深紫外无机非线性光学晶体硼铍酸锶（ＳＢＢＯ）以氟硼铍酸钾（ＫＢＢＦ）为主要参考晶体的分子设计方法，随后根据晶体结构研究、单晶培养、和非线性光学性能测定等实验结果讨论ＳＢＢＯ作为新型深紫外无机晶体的主要优点，即它既具有更短的紫外吸收边（接近１５５ｎｍ）和较大的非线性光学系数（ｄ２２（ＳＢＢＯ）＝０６×ｄ２２（ＢＢＯ）＝１３８ｐｍ／Ｖ），同时晶体无明显层状习性，并肯有良好的化学稳定性和机械性能     

中远红外非线性光学晶体研究进展

3—5μm和8—12μm波段中远红外激光,在国防和民用领域均具有广泛的应用,作为全固态激光频率转换系统的核心部件,非线性光学晶体需要不断地优化和发展.本文从红外非线性光学晶体材料组成角度出发,总结了几种具有重大应用前景的磷族化合物(ZnGeP_2,CdSiP_2)、硫属化合物(CdSe, GaSe, LiInS_2系列,BaGa_4S_7系列)以及准位相匹配晶体(OP-GaAs, OP-GaP)等中远红外波段非线性光学晶体的研究进展.     

高非线性光子晶体光纤深紫外超连续谱的研究

光子晶体光纤作为光学非线性良好介质,对超连续谱产生具有重要作用。深紫外超连续谱光源在许多应用中有急切的需求,然而由于实验条件和光纤参数等方面的影响,利用高非线性光子晶体光纤产生深紫外(<280 nm)超连续谱的报道较少。通过理论和实验研究了高非线性光子晶体光纤在深紫外区的频率变换,并分析其产生的物理机理。使用钛宝石飞秒激光器将实验室自制的光子晶体光纤在反常色散区泵浦,研究了不同泵浦功率和泵浦波长对深紫外区超连续谱的影响,结果表明：泵浦波长固定为860 nm时,深紫外频率光谱展宽范围随泵浦功率的增加而逐渐展宽;泵浦功率固定为0.4 W时,泵浦波长的增加不仅展宽超连续谱范围而且极大的提高了深紫外区光谱的转换效率。当泵浦波长为870 nm,泵浦功率为0.4 W,实验所用光子晶体光纤长度为1.45 m,零色散波长为825 nm时,光子与色散波的交叉相位调制使深紫外基模超连续谱扩展到最短波长212 nm。     

光学晶体CsLiB6O10与K2Al2B2O7混频性能研究

基于非线性光学晶体的混频理论，利用CsLiB6O10（CLBO）晶体和K2Al2B2O7（KABO）晶体获得了紫外相干光源，详细比较了两种晶体在Ⅰ类相位匹配下的混频性能，包括混频相位匹配角、有效非线性系数、光波走离角、允许角和允许波长等参量．结果表明，KABO晶体比CLBO晶体的有效非线性系数小，其它性能均与CLBO晶体接近．这对于两种晶体用于产生紫外激光的实验研究提供了重要的理论依据．考虑到KABO晶体较好的物化性质以及不潮解这一显著特征，KABO晶体可能是最有希望实现实用化的紫外混频晶体．     

非线性光学晶体YCOB的性能表征

采用显微硬度计、差热扫描仪等表征手段开展了非线性光学晶体YCOB的硬度及热学等相关性能的测量。结果表明YCOB 晶体在（100）、（010）及（001）三个方向上的硬度的各向异性较小,有利于YCOB晶体的后期加工。其在330 K时的比热容为0.74 Jg-1K-1,经过计算,其在主轴化方向上的热导率分别为1.74, 2.16及3.08 Wm-1 K-1,具有比较适中的热导率。     

非线性光学晶体YCOB的性能表征

采用显微硬度计、差热扫描仪等表征手段开展了非线性光学晶体YCOB的硬度及热学等相关性能的测量。结果表明YCOB晶体在(100)、(010)及(001)三个方向上的硬度的各向异性较小,有利于YCOB晶体的后期加工。其在330K时的比热容为0.74J·g-1·K-1,经过计算,其在主轴化方向上的热导率分别为1.74,2.16及3.08W·m-1·K-1,具有比较适中的热导率。     

氟化物材料在深紫外波段的光学常数

研究了紫外领域常用的6种大带隙的氟化物薄膜材料,在氟化镁单晶基底上用热舟蒸发镀制了三种高折射率材料薄膜LaF₃,NdF₃,GdF₃和三种低折射率材料薄膜MgF₂,AlF₃,Na₃AlF₆;用商用lambda900光谱仪测量了它们在190—500 nm范围的透射率光谱曲线;用包络法研究了它们的折射率和消光系数,研究了影响透射率和光学常数的主要因素,给出了6 关键词： 光学常数 包络法 氟化物材料 深紫外     

CsLiB6O10晶体光学参变振荡器的光学特性

根据三波耦合过程中的能量和动量守恒、晶体的塞耳迈耶尔色散方程,通过数值模拟计算了213nm作CLBO光学参变振荡抽运源时,分别得到了在Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配时参量光调谐范围为237～289nm、807～2793nm和404～2800nm。获得了在Ⅰ类匹配时的单谐振或双谐振腔的CLBO光学参变振荡转换效率都大于同等条件下的BBO光学参变振荡,Ⅱ类匹配时,CLBO晶体的转换效率略小于BBO晶体,但是CLBO光学参变振荡转换效率的最大值较BBO光学参变振荡出现于更短的紫外波段。从理论上证明了CLBO晶体是优质的深紫外透光波段非线性光学晶体。     

光学晶体CsLiB_6O_(10)与K_2Al_2B_2O_7混频性能研究

基于非线性光学晶体的混频理论,利用CsLiB6O10(CLBO)晶体和K2Al2B2O7(KABO)晶体获得了紫外相干光源,详细比较了两种晶体在Ⅰ类相位匹配下的混频性能,包括混频相位匹配角、有效非线性系数、光波走离角、允许角和允许波长等参量.结果表明,KABO晶体比CLBO晶体的有效非线性系数小,其它性能均与CLBO晶体接近.这对于两种晶体用于产生紫外激光的实验研究提供了重要的理论依据.考虑到KABO晶体较好的物化性质以及不潮解这一显著特征,KABO晶体可能是最有希望实现实用化的紫外混频晶体.     

一种新型晶体GdCa4O(BO3)3的非线性光学性能研究

计算和测量了ＧＣＯＢ晶体的相位匹配曲线,理论计算与实验测量结果符合的很好。用电光调Ｑ的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器对５ｍｍ和匠ＧＣＯＢ晶体进行了倍频研究,得到了２６．７％的倍频转换效率。并与同样长度的ＢＢＯ晶体进行比较,得出了ＧＣＯＢ晶体的有效非线性光学系数接近ＢＢＯ晶体的有效非线性光学系数的结论。     

离子晶体非简谐振动引起的光学非线性与增强吸收型光双稳

处理了光场与离子晶体的非简谐性振动之间的相互作用问题。导出了用简正坐标即声子模式所表达的非线性晶格动力学和非线性宏观极化。在旋转波近似下，得到在入射光驱动下光子－声子耦合体系的总的相干性哈密顿算符。     

深紫外波段苯的差分光学吸收光谱DOAS定量方法研究

取代基通过取代苯环上的H原子形成不同苯系物(苯、甲苯、二甲苯等),其共有结构苯环上的不固定π键电子受到激发,使得苯系物在紫外波段240～280 nm具有明显的特征吸收结构,鉴于此大气中的苯及相关的苯系物可以通过差分光学吸收光谱(DOAS)方法来进行定量,但采用该波段测量需要考虑以下问题:首先是氧气(O2)的吸收干扰问题...     

La2CaB10O19晶体高效紫外激光输出研究

La2CaB10O19(LCB)为可通过Nd∶YAG激光三倍频产生355 nm紫外激光的非线性光学晶体,其光学性能可与商用化的LiB 3O 5(LBO)晶体媲美,但抗潮解特性优势明显。本文对用LCB晶体实现355 nm紫外激光输出的三倍频产生过程进行了优化设计,利用走离补偿方法来提高激光输出转换效率。通过在光路中加入沿θ=45°方向切割、厚度为1.2 mm的方解石晶体走离补偿片,在脉冲宽度为60 ns、重复频率10 kHz的激光参数下实现355 nm输出功率由12 W提升至20 W;在脉冲宽度为25 ps、重复频率为10 Hz的激光参数下355 nm转换效率由28.3%提升至35.2%。     

新型硫族化合物在中红外非线性光学晶体方面研究进展

新型硫族化合物在中红外非线性光学晶体方面研究进展利用红外非线性光学晶体材料对已有的成熟的激光光源进行频率转换是获得3~5 m和8~12 m大气窗口红外激光的主要方法。传统的红外非线性光学晶体存在缺陷,不能满足应用要求,需要探索新型的红外材料。综述了以硫族化合物为研究对象,寻找新型中红外非线性光学晶体材料的研究进展。介绍了LiMQ2(M=Ga, In;Q=S, Se, Te),BaGa4S7,BaGa4Se7,BaGa2MQ6(M = Si, Ge;Q = S, Se)及Li2In2MQ6(M = Si, Ge;Q = S, Se)的研究进展。     

新型硫族化合物在中红外非线性光学晶体方面研究进展

利用红外非线性光学晶体材料对已有的成熟的激光光源进行频率转换是获得3~5μm和8~12μm"大气窗口"红外激光的主要方法。传统的红外非线性光学晶体存在缺陷,不能满足应用要求,需要探索新型的红外材料。综述了以硫族化合物为研究对象,寻找新型中红外非线性光学晶体材料的研究进展。介绍了Li MQ2(M=Ga,In;Q=S,Se,Te),BaGa4S7,BaGa4Se7,BaGa2MQ6(M=Si,Ge;Q=S,Se)及Li2In2MQ6(M=Si,Ge;Q=S,Se)的研究进展。