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.     

光折变晶体Bi2TeO5的生长及光学性能研究

采用坩埚下降法生长了新型光折变晶体Bi2TeO5,通过优化生长工艺,获得了直径25mm、长度50mm的Bi2TeO5晶体.研究了晶体开裂和变色等缺陷,测试了晶体的光学性能.测得Bi2TeO5晶体的三阶非线性光学响应时间为8.5ps,三阶非线性光学系数为7.4×10-10.     

Te2HPO7晶体的非线性光学特性研究

采用水热法合成了一种具有非中心对称结构的已知化合物Te2HPO7,并用波长为1064 nm的激光测试了其粉末倍频效应,发现相同颗粒尺寸下其倍频效应近似为KH2PO4的0.27倍,并且满足相位匹配条件.偶极矩计算表明,该化合物倍频效应主要源于含有孤立电子的TeO4多面体非对称单元.另外,本文用高温差示扫描量热法研究了晶体的热稳定性,在紫外-可见-近红外分光光度计上测量了它的透过光谱.     

BiOIO3和Bi2(IO4)(IO3)3晶体电子结构和光学性质研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法对BiOIO3和Bi2(IO4)(IO3)3两种碘酸铋非线性光学晶体的电子结构及光学性质-折射率及双折射率进行了计算研究.结果表明:采用GGA-PBE计算两者的禁带宽度分别为2.385 eV和2.930 eV;选用optados计算BiOIO3和Bi2(IO4)(IO3)3化合物的折射率和双折射率,计算结果表明二者皆具有较大的双折射率.     

光学浮区法生长Bi2Sr(Ca)2Co2Oy晶体及电输运性质研究

采用光学浮区法生长了层状过渡金属氧化物Bi2Sr2-xCazCo2Oy(x=0,2)晶体.通过XRD,SEM和TEM结构表征,表明了生长的晶体为层状晶体,并确定了晶体生长的方向垂直与c轴.研究了晶体的热电性能,包括Bi2Ca2Co2Oy和Bi2Sr2Co2Oy晶体ab面的Seeback系数和电阻率,表明了Bi2Ca2Co2Oy具有较好的热电势和电导,并分析了电输运性能与晶体失配结构的关系.     

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.     

四配位硫属中红外非线性光学材料结构-性能分析

中红外非线性光学晶体通过典型的变频技术可高效输出中红外激光,是中红外激光器的重要部件,在军事和民用领域有着广泛的应用.目前有实际应用前景的中红外非线性光学材料大多是由四面体基元构成结构框架的四配位硫属化合物.本文回顾了21种代表性四配位硫属化合物的晶体结构、光学性能,以及理论计算结果,分析总结了四配位硫属中红外非线性光学晶体的晶体结构与光学性能之间的关系,这对探索性能优异的新型中红外非线性光学晶体具有重要指导意义.     

非线性光学晶体δ-LiZnPO4的制备、结构及光学性能

研究了LiF为助熔剂体系下的δ-LiZnPO4的结晶特性,通过自发结晶得到了尺寸为1~3 mm的透明块状δ-LiZnPO4和Li4Zn(PO4)2共晶体,通过PXRD衍射分析和元素分析确定了共晶体的相组成,并对从共晶体中分离出的δ-LiZnPO4晶体结构进行了分析.结果表明:δ-LiZnPO4晶体具有非中心对称结构,属于正交晶系,空间群为Pna21,晶格常数a=1.00085 nm,b=0.49390 nm,c=0.66545 nm,Z=4;δ-LiZnPO4是由PO4、ZnO4和LiO4四面体构筑成的具有类似ABW型分子筛结构的化合物.采用水热法制备了尺寸约为10 μm的纯相透明的δ-LiZnPO4晶体.粉末倍频测试表明,δ-LiZnPO4晶体倍频效应约为KDP的1.7倍,紫外截止边约为218 nm,是一种有潜在应用价值的紫外非线性光学晶体.     

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).     

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.