非线性光学晶体探索的理论方法发展

非线性光学晶体是一类重要的光电信息功能材料,是光电子技术特别是激光技术的重要物质基础.激光技术的发展与非线性光学晶体的发展密切相关.为加速探索新型优秀非线性光学晶体的步伐,近六十年来旨在阐明其结构-性能关系的理论方法不断发展.本文围绕非线性光学晶体理论方法发展方面的几个重要阶段,回顾并总结了陈创天教授研究思想的科学价值.     

非线性光学晶体的研究进展

本文比较了无机、有机、半有机三类非线性光学晶体的性能、研究进展以及面临的主要问题和发展趋势;评述和展望了近年来出现的半有机非线性光学晶体的研究意义、潜在优势和发展前景.     

新型非线性光学晶体台阶动力学与生长机理:ATMB

用相衬－微分干涉显微术连接全息图象自动分析系统,实时研究了新型非线性光学晶体;有机金属配合物－ＡＴＭＢ晶体生长表面形貌和台阶运动规律。揭示了该晶体是一种典型的多二维成核－层生长－准法向生长机制。     

含共轭键的紫外非线性光学晶体

紫外非线性光学晶体是实现短波紫外光源输出的关键材料,目前短波紫外变频晶体主要依赖硼酸盐晶体,由于实际应用对晶体综合性能提出更高要求,而进一步发现新型硼酸盐非线性光学晶体难度不断增大,开拓新的材料体系显得尤为迫切.从硼酸盐结构与非线性光学效应关系可知,含有平面共轭基团的硼酸盐具有大的倍频系数、合适的双折射率和短的紫外截止边等特性,平面共轭基团是硼酸盐非线性光学晶体的核心功能基元.因此拓展平面共轭基团研究是探索新体系紫外非线性光学晶体材料的关键环节.基于基团的构效关系,我们团队率先提出以同样是具有平面三角共轭结构的碳酸盐、硝酸盐等化合物为研究对象,拓展紫外非线性光学晶体材料的探索范围.此外,近来我们团队把研究范围进一步拓展到了一些有机共轭体系,例如氰尿酸盐.本文将主要介绍我们团队近年来在碳酸盐、硝酸盐和氰尿酸盐紫外晶体探索方面取得的研究结果.     

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)。     

紫外、深紫外非线性光学晶体探索十年回顾

本文讨论了近10年来我们研究组在探索紫外、深紫外非线性光学晶体方面的经历。这些经历中有成功的一面,也有不成功的一面。成功的一面包括KBBF晶体的发现及最短倍频波的输出(184.7nm),以及最近使用的一种特殊的器件设计,使KBBF晶体能够产生有效的深紫外谐波光输出;KABO晶体的发现及厘米级晶体的获得,有可能使此晶体在Nd∶YAG激光的4、5倍频器件中得到应用。而我们没有想到的是线性和非线性光学性能均很优秀的SBBO晶体,却发现结构的完整性有问题,目前还不能得到实际的应用,在今后仍需花很大的精力去研究它。最后,我们虽然已花了10年时间,但深紫外非线性光学晶体仍旧没有得到理想的解决,还需我们继续努力。由此可见,一个科学问题的认真解决,是需要花非常长的时间。本文希望把我们研究组的近10年来的经验写出来,供大家参考,以求共勉。     

非线性光学晶体CsB3O5研究进展

非线性光学晶体CsB3O5(CBO)具有大的非线性光学系数、优秀的紫外波段透过能力和高的抗光损伤阈值,在紫外高功率密度全固态激光系统的频率转换方面展现出良好的应用前景。本文综述了CBO晶体的研究概况,报道了高质量CBO晶体生长、折射率温度系数、热学性能及278 nm紫外激光输出的最新研究结果。     

砷化锗镉晶体的合成与生长

砷化锗镉(CdGeAs2)晶体是一种重要的中远红外波段非线性光学晶体,非线性光学系数高达236pm/V[1]。此外,晶体的透光波段宽(2.4~18μm)[2],双折射率适中(ne-no=0.1)·K)[3],具有广泛的应用前景。本文采用单温区法合成了CdGeAs2多晶原料。采用可视温梯冷凝法生长了大尺寸,低吸收系     

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.     

新型深紫外非线性光学晶体材料探索取得重要突破

探索新型深紫外非线性光学材料是现代科学研究的一个重要的前沿方向。如何获得具有大的非线性光学系数、合适的双折射率、以及优良的物理化学性能和良好生长习性的紫外、深紫外非线性光学晶体已经成     

AgGa1-xInxSe2晶体退火改性研究

采用改进布里奇曼法生长出外观完整的AgGa1-xInxSe2(x=0.2)单晶锭,晶体的红外透过率低,不能直接用于红外非线性光学器件制备.采用TA公司生产的SDTQ-600热分析仪进行DSC-TGA测试,发现其熔点为826.69℃,结晶点为750.86℃,总失重约为3.9217;.采用同成份粉末源包裹晶体,在抽空封结后进行退火处理.退火处理后晶体的红外透过率有明显改善.在4000cm-1～7000cm-1范围内红外透过率由原先低于25;改进到高于40;;在750cm-1～4000cm-1范围的红外透过率由原先低于45;改善到超过50;,在2000cm-1 ～750cm-1区域甚至高达60;.结果表明:采用同成分粉末源包裹,在抽空封结后退火处理能有效提高AgGa1-xInxSe2晶体的红外透过率,改善晶体的光学均匀性,退火后的晶体适合红外非线性光学器件制备.     

一种全新的非线性光学材料-金属有机配合物硫氰酸汞镉合乙二醇一甲醚(GCMTC)

本文报道了在水和乙二醇-甲醚体积比为1∶1的混合液中,用低温溶液法生长出金属有机配合物型非线性光学晶体硫氰酸汞镉合乙二醇一甲醚(GCMTC)晶体.该晶体具有较强的粉末倍频效应,用半定量的方法测定了其SHG强度约为尿素的10倍.透光范围为366～2770nm,比氰酸汞镉(CMTC)紫移了14nm.具有较稳定的物理化学性能.是一种具有潜在的应用前景的非线性光学晶体.     

L-苹果酸脲光学晶体的台阶生长机制

L-苹果酸脲是一种新型的有机非线性光学晶体,具有广阔的应用前景.研究表明,L-苹果酸脲晶体在乙醇介质中生长时,晶体形态为棱柱形.L-苹果酸脲晶体生长呈现明显的台阶生长,当过饱和度比较低时,其台阶生长机制为螺旋机制;当过饱和度较大时,L-苹果酸脲晶体台阶生长机制为二维成核机制.     

紫外与深紫外非线性光学晶体的新进展

随着光刻、激光微加工以及激光光谱仪的发展,紫外与深紫外光谱区的相干光源变得越来越重要.本文简要地回顾了使用阴离子基团理论发展新型硼酸盐系列紫外与深紫外非线性光学晶体的历史,同时系统地介绍了这些硼酸盐系列晶体的线性和非线性光学性质.最后给出一些产生紫外与深紫外谐波输出的典型例子以及它们的应用.     

有机非线性光学晶体一水甲酸锂的研究综述

甲酸盐晶体是一族引人瞩目的非线性光学材料,一水甲酸锂(LFM)是甲酸盐系列中综合性能优良的晶体之一.本文较全面地介绍了一水甲酸锂晶体的发展、生长技术、生长机理及其非线性光学性能.指出一水甲酸锂是很有发展潜力的紫外非线性光学有机晶体,并提出了进一步开发其应用需要解决的问题.     

铌酸钾(KNbO3)晶体860nm和430nm倍频膜的研制

铌酸钾晶体(简称KN)是非常重要的非线性光学晶体之一.通过镀膜,可以增加输出能量,提高倍频转换效率,使激光器的性能明显提高.本文着重研究了非线性光学晶体KNbO3在860nm及430nm处倍频膜的膜系设计.试验结果显示,在860nm及430nm处的透过率分别增加了19.4个百分点和14.3个百分点.     

中国科学院上海光学精密机械研究所

<正>激光与光电子材料研究发展中心中国科学院上海光学精密机械研究所激光与光电子材料研究发展中心从事晶体材料研究已有40多年的历史,研究方向主要包括:激光晶体、宽禁带半导体衬底晶体、大尺寸蓝宝石晶体、新型发光勺闪烁晶体、光学及光电功能晶体材料等。目前,中心可以提供的主要产品包括:1.激光晶体Ti:Al2O3,Nd:YLF,Nd:YAG,Cr:YAG,Nd:YVO4,Nd,GGG,Yb.YAG,Yb:GSO等;2.高温超导薄膜基片MgO,LaAlO3,SrTiO3,LAST,NdGaO3,YSZ等,3.磁性薄膜与铁电薄膜基片     

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。     

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     

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.