山东大学 8)中采用976 nm LD泵浦


发布时间:2019-11-03

  29卷第10期 2010年 10月 中国材料进展 MATERIALS CH INA Vol29No10 Oct2010 特约专栏 收稿日期: 2010- 09- 15 基金项目: 国度 973打算项目( 2010CB630703) 和国度天然科学基 金项目( 10523001) 赞帮 通信做者: 1946年生,中国工程院院士 光电功能晶体材料研究进展 山东大学晶体材料国度沉点尝试室, 山东 济南 250100) 中国科学院理化手艺研究所, 100080) 光电功能晶体,包罗激光晶体、非线性光学晶体、电光晶体、介电体超晶格、闪灼晶体和 PMNPT 驰豫电单晶等, 正在高手艺成长中具有不成替代的主要感化。近年来, 我国正在这些主要晶体材料的发展、根本研究和使用方面都获得了很大成 绩。综述了光电功能晶体材料研究和使用的部门进展。正在此根本上, 提出进一步成长晶体理论, 扩大理论的使用范畴, 沉视 晶体发展根基理论研究, 成长新的晶体发展方式和手艺, 加强晶体发展设备研制, 加强晶体从原料到加工、后处置、检测及 镀膜等全过程的连系等, 以全面提高我国光电功能晶体研究成长及其财产化程度。 环节词: 功能晶体; 进展; 使用 中图分类号: O7341文献标识码: A文章编号: 1674- 3962( 2010) 10- 0001- 15 Progress PhotoelectronicFunctional Crystals WANG Jiyang tateKey Laboratory CrystalMater ials, Shandong Un ivers ity, Jinan 250100, Ch ina) Technical Institute Chemistry,CAS, Beijing 100080, China) Abstrac:t Photoelectron ic crystals includ ing laser, Non linear optica,l electrooptica,l ielectricsuper lattice, inorgan ic scintillating crystal PMNPTrelaxferroelectric single crystals crucialrole ighttechnolo gies. years,great efforts have been made inportantmater ials, greatach ievemen ts have been obtained. ,part photoelectroniccrystals has been reviewed. Based abovementioned orks,proposals have been subm itted, promotebasic re search, developnovel crystal grow th technology, combination each steps wholecrystal grow th process from raw mater ial preparation, crystal grow th, protreatmen ts asgrowncrystals. Key words: functional crysta;l progress; application 从使用角度凡是可分为布局材料和功能材料。布局材料次要以其力学性质为使用根本, 而功能材料则是其 物理、化学或生物功能性质为使用根本。功能晶体是功 能材料的主要构成部门, 能量形式转换的主要前言,正在当前高新手艺中起着环节 和不成替代的感化。近年来, 激光和光电子学的成长进 一步推进了功能晶体的成长和使用, 用于光电及其转换 的功能晶体成为材料科学取工程研究范畴的一个热点。 光电功能晶体的品种良多, 往往能够按照其功能性质来 划分, 如光学晶体、激光晶体、非线性光学晶体、电光 晶体、压电晶体、闪灼晶体和磁光晶体等。 进入 21世纪以来, 光电功能晶体材料做为微电子、 光电子、通信、航天及现代军事手艺等高科技范畴中的 环节材料遭到世界的注沉。光电功能晶体做为高科 技成长的焦点材料, 具有不成替代的主要地位。很多先 进工业国度纷纷投巨资进行研究, 抢占晶体手艺中的制 高点。我国光电功能晶体的研究和使用途于国际前沿, 出格是无机非线性光学晶体的研究处于国际领先地位。 光电功能晶体的成长, 正向扩展波段、高功率、短 脉冲、复合化和小型化等标的目的成长, 要求材料正在恶劣和 复杂的下持久间服役, 对功能晶体提出了更高的要 求。出格需要获得一些正在扩展( 波段,如中远红外 中国材料进展 29卷和波段有特殊功能性质的晶体材料; 并且要求晶体 向更大、更高质量、及复合化标的目的和细小型化标的目的发 沉视功能晶体正在高功率和复杂前提下的使用。从国际范畴来看, 大尺寸优良钇铝石榴石( YAG)类 晶体, 包罗各类和同类( GGG)晶体仍是激光晶 体使用的支流; 通明激光陶瓷及微晶玻璃的研究和使用 正正在深切; 同时, 为实现小型化, 成长了多种微片激光 器晶体材料。正在从可见到深紫外的波段, 目前曾经成长 了多种非线性光学晶体, 根基满脚了适用需求, 此后工 做集中正在成长新晶体发展手艺, 以更低的成本发展更 好、更大的晶体。而对于日益增加的中红外非线性激光 晶表现正在还不克不及满脚需求, 则采纳了成长间接发生 m附近的激光晶体、中远红外非线性光学晶体及拉曼位移激光晶体 3种路子来处理。正在国际上为满脚激光 聚变安拆倍频和电光开关的需求, 正在成长了大尺寸优良 磷酸二氢钾( KDP) 和磷酸二氘钾 DKDP)的同时, 成长 大尺寸三硼酸锂( LBO)和硼酸钙氧钇( YCOB) 晶体。闪 烁晶体的研究正在于优化和提高晶体的机能, 扩展使用范 围。设想和发展优秀分析机能的闪灼晶体仍然是闪灼材 料研究的沉点。 当前, 微布局物理研究内涵越来越丰硕, 使用布景 日益较着。微布局光电功能材料已成为材料科学、凝结 态物理和光电子手艺科学的交汇点和新学科的发展点, 有主要的学术意义和使用价值。我国以铁电晶体光学超 晶格正在国际上有主要地位, 近年其正在理论和使用摸索两 方面都获得主要进展。本文综述了目前正在几种主要的功 能晶体研究和使用方面的进展。 2激光晶体 虽然半导体激光器和光纤激光器获得飞速成长, 光晶体仍然是全固态激光器所用的最根基的激光基质材料。到目前为止, 曾经研究和使用的激光基质晶体从几 种添加到几十种, 使用最普遍的仍是 NdYAG( 三大根本激光晶体!。NdYAG用于高中等功率激光器, NdYVO4 晶体 用于低功率小型全固态激光器, iAl2O3用于可调 谐及超快激光器。我国正在 Ce, Nd双掺及 Cr Yb双掺YAG晶体研发中做出严沉贡献; NdYVO4批量出产 手艺的 冲破推进了 NdYVO4 晶体的使用, 并推进了 NdYVO4 /KTP光胶手艺的成长、小型全固态倍频激光 器财产化及其普遍使用; iAl2O3 的温梯法发展手艺也 有必然特色 高平均功率密度固体激光器,包罗热容激光器正在材 料加工、医学、军事和科学研究方面有火急需求。所用 1大尺寸NdYAG和 YAG晶体 izeNdYAG YAGcrystals ig2NdYVO crystals crystalgrown TGTmethod 激光晶体仍以石榴石( NdYAG, NdGGG YbYAG)型晶体为从, 辅以 NdYAG通明陶瓷或 Yb玻璃光纤。 目前, 大尺寸 NdYAG晶体发展手艺已有严沉进展, 一步成长正在于消弭NdYAG晶体中遍及存正在的核心应力 集中区, 如能获得冲破,则其意义严沉。 中国科学院上海光机所持久处置温度梯度法发展 YAG 类晶体, 能够避开晶体发展中的 核芯!问题, 所发展 的晶体 NdYAG晶体于 2005年实现大于 kW的输出; 同年, 大学采用 LD泵浦 YbYAG晶体也获得大于 kW的持续输出; 2006年, 中国工程物理研究院采用 LD泵浦 NdYAG热容激光输出大于 kW。此外, 光电功能晶体材料研究进展也正放松研究大尺寸 NdGGG晶体的发展手艺, 这种晶 体一般不存正在 并也较易发展大尺寸优良晶体。这种晶体中 Ga2 O3 为次要原料, 成本高, 其挥发性 也给晶体发展带来坚苦, 中国科学院安徽光机所和山东 大学正在大尺寸 NdGGG晶体发展方面获得很猛进展, 东大学用便宜提拉安拆成功发展了70mm, 质量达 kg的优良NdGGG晶体( 所获NdGGG晶体用 LD 泵浦单片可获 kW 级以上的激光输出。 4大尺寸NdGGG晶体 ig4Largesize NdGGG crystal YVO 晶体做为激光晶体从20世纪 60年代以来就 吸引了人们的留意, 它具有优秀的化学不变性和高激光 毁伤阈值, YVO4晶体还能够取 LBO, BBO, KTP等非线性晶 体共同利用, 能够制成近红外、绿色、蓝色到紫外的全 固态激光器。因为其所具有的不成替代的优同性能, 为中、小功率全固态激光器的首选优良激光晶体材料。多年来, 材料科学家一曲试图采用通明陶瓷来取代 晶体做为激光工做物质。1995年, 日本电气通信大学 制备了可取单晶媲美的通明NdYAG陶瓷, 2006年美国 劳伦斯利弗莫尔国度尝试室 LD泵浦 NdYAG通明陶瓷 激光输出达到 67 kW 能够获得大尺寸和各类外形的材料,成为当前激 光材料研究的热点。我国正在通明陶瓷研究方面有很好的 根本。近年来, 中国科学院上海硅酸盐研究所、中国科 学院物质布局研究所、、山东大学、中材人工 晶体研究院等开展了 NdYAG陶瓷的研究工做。正在粉体 材料制备、成型、烧结等各个方面都获得很多经验和进 展。国内不少单元曾经制备出通明 NdYAG陶瓷材料, 实现了无效激光运转, 最高激光功率已达到 kW 国科学院理化手艺研究所正在NdYAG陶瓷激光运转方 出格是关于泵浦源波长取输出关系方面的研究具有特色, 并获得优良成果。 按照高平均功率激光器成长的根基思惟, 成长了微 icrochip)或盘片( 激光器。科学家操纵这一概念, 采用 LD YbYAG晶体盘片,获得近 10 kW 的激光。美国科学家将多个盘片激光器组 以发生100 kW 甚至更高的激光。国际上利用的盘 片激光晶体仍然是石榴石类晶体, NdYAG, NdGGG, YbYAG或激光玻璃。这些材料的激活离子 浓度低, LD射出激光正在材猜中要颠末多次反射后才能 达到饱和接收。因而, 要考虑成长高 Nd浓度的激光晶 有很高的Nd 浓度而几乎没有荧光猝灭。中国科学院理化手艺研究所和山东大学合做, 885nm波长 LD泵 浦面积为 4mm,厚度为 039mm的 NAB晶体微 获得激光输出功率最高可达464 斜率效率为64%, 光转换效率57%。 crystal正在超快增益和放大激光晶体中, fs)激光输出已达到了数 kW 程度。可是,因为 YbYAG晶体的发射带窄, 并非适合 脉冲激光输出的抱负材料。中国科学院上海光机所和上 海硅酸盐所正在掺 Yb的硅酸钆( Yb 晶体中实现了持续、调谐、调 Q和锁模激光输出, 并实现了低阈 值、宽调谐的超快激光输出 。采用974 nm 波长的 LD 阈值仅为77mW, 斜效率 86%, 获得 97 nm 调谐输出,并实现了持续锁模 343 fs激光脉冲输出 033nm到 1111nm 宽调谐激光输出,调谐带宽为 811nm; 取 Jena大 学合做, 研制的 Yb 晶体使用于LD泵浦 CPA超强超短激光系统, 实现了脉宽为 192 fs、峰值功 1TW的激光输出 这一工做被认为对激光聚变 范畴具有里程碑的意义! 。奥地利维也纳工业大学的科学家采用该晶体实现了低温( 143 LD泵浦fs激光 输出, 激光脉冲宽度为( 178~ 195) fs, 反复频次为( 20)kH YbLuVO4晶体中实现了锁模激光输出, 脉冲宽 6YbYAG晶体 Fig6YbYAG crystal 58fs 。按照提高无序度有益于发生超短脉冲激光的思惟, 山东大学发展了掺 Nd和掺 Yb的无序布局 Ca 简称CNGG( 简称CLNGG晶体。初次 正在这类掺 Nd的无序布局晶体中获得了 660 fs的超短脉 冲激光 NdCLNGG晶体中也获得了900 fs的超 快激光输出 11]。因为 Nd 是使用最为普遍、最为成熟的激活离子, Nd 是三能级激光运转, 从激光手艺和使用手艺来说, Nd 激光器较为简单易行。这一研究具有可望供给新类型 fs激光 NdCNGG晶体中还实现了1061 nm和 059nm 的双波长激光输出。通过差频, 正在这两种激光之间可能 实现 TH z波长的激光输出 12Crys tal 激光自倍频晶体研究获得了很猛进展。山东大学 8)中采用976 nm LD泵浦, 实现了 11W持续绿光输出, 自倍频输出光光转换效率是 10% 13]。中科院理化手艺研究所发觉了 La2 CaB10 O19 LCB)单斜相晶体 采用LD泵浦 8% NdLCBO晶体 获得大于100 mW 自倍频输出绿光; 正在这晶体 可别离占领Ca 获得两种波长激光,别离对应于 Ca 0514nm,两个波长之 间频次差大到 硼酸钙镧晶体Fig9NdLa CaB10 19crysta 简称RECOB, RE Gd)晶体是上世纪90年代后期新成长的一类非 线性光学晶体 掺入Nd 良的自倍频激光晶体。山东大学这类晶体的发展、表征、非线性性质及激光自倍频等方面做了很多工做, 量了这两类晶体无效非线性系数正在空间的分布,并实现 了激光自倍频过程 17]。近期, 采用 LD泵浦, 10)中获得跨越瓦级 持续自倍频绿光输出 Nd自倍频激光过程中获得的最高输出, 无望正在显示等方面获得应 用。中科院福建物质布局研究所正在四硼酸盐激光晶体及 激光自倍频晶体开展了很多工做, 用提拉法发展Nd NLSB)晶体 自倍频绿光,斜效率为 44%; 发展的 3% Cr (原子分数):LSB晶体 20]有很宽的发射 120nm), 荧光寿命 17 1种潜正在的可调谐激光晶体, 并用提拉法发展了 Nd i6Gd( BO3 056nm 的激光输出, 斜效率为 13%。 3非线性光学晶体 光波通过介质时, 极化率非线掺钕硼酸钙氧钆晶体Fig10NdGdCa crystal波的反感化, 发生了正在和频、差频等处的谐波。这种取 强光相关的、分歧于线性光学现象的效应被称为非线性 光学效应, 具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学 晶体。一般来说, 1种激光器只能输出 1种特定波长激 依托非线性光学效应获得多种波长激光是目前最常用的手段。其根本起首是获得机能优秀、高质量、大尺 寸的晶体。使用最普遍的非线性光学晶体, 是激光频次 转换晶体。激光频次转换晶体凡是按其频次转换类型称 为倍频(包罗高阶倍频, 晶体、频次上转换和下转换晶体、光学参量振荡 放大)晶体; 深紫外)、可见及红外非线性光学晶体。近年来, 还成长了 TH z非线年代, 分析机能优秀的晶体不多, 出格是一些主要波段没有恰当的晶体可用。美国曾正在 70年代后期奥秘研制了分析机能优异的磷酸钛氧钾 KTiOPO KTP)晶体, 由水热法发展, 我国初创了熔 高温溶液)法批量发展 KTP晶体的手艺, 获得低成 本、高质量的晶体, 使这一晶体获得了普遍的使用。 上世纪 80年代 阴离子基团理论!问世, 我国正在非 线性光学晶体的系统摸索、发展和使用研究方面取得了 庞大成绩。先后发觉了偏硼酸钡 BBO)、三硼酸锂 LBO)、硼铝酸钾(KABO) 晶体,BBO和 LBO获得了普遍使用, 成为国际上出名的 中国牌!晶体; KBBF是目前国际上独一正在 Nd激光器 1064m 六倍频获得现实使用的晶体, 其发觉、发展及 其使用正在国际上发生了严沉影响 22]。正在此根本上, 辟了深紫外激光(DUV)光谱学等新研究范畴。 目前, 国际上非线性光学晶体的研制, 仍然是为获 得有更高非线性光学系数, 更易获得大块晶体的紫外、 深紫外晶体, 出格是三倍频、六倍频晶体。另一方面, 要进一步成长长波长波段的非线性光学晶体, 包罗中远 红外曲至 TH z波段可用的非线性光学晶体。从更普遍的 范畴来看, 做为广义非线性光学晶体的电光晶体及拉曼 位移晶体的摸索和研究, 近年来也遭到普遍注沉。 KBBF晶体具有优异的非线性光学性质, 障碍其发 展的最大妨碍是晶体发展。近年通过高温熔剂温度震动 法节制自觉成核的数目, 成功获得厚度跨越 KBBF单晶(图11a)。同时, 福建物构所采用水热法生 KBBF晶体(图11b)沿 c轴厚度跨越 23]。研究 发觉, KBBF晶体的倍频转换效率比熔剂法 KBBF晶体低 2个数量级,而随晶体厚度添加, 转换 效率并不增大, 具体缘由正在研究中。目前有适用价值的 仍是熔剂法发展的 KBBF 晶体。2008 14mm mmKBBF 晶体系体例成棱镜耦合安拆 KBBFPCD) 实现NdYVO4 激光六倍频谐波光 1773 nm输出功 1295mW, 转换效率 037% ps)NdYAG激光系统中, 1773 nm 谐波光输出功率高达 347 mW, 转换效率 082% 25]。棱镜耦合安拆正在冷却 前提下可长时间不变利用。还实现了 iSapphire激光持续可调四倍频谐波光( 波长范畴 185 nm 200nm 26]。1773 nm 光源正在一系列先辈仪器上获得了应 包罗超高分辩率光电子能谱仪,自旋分辩角分 辨光电子能谱仪, 光子能量可调深紫外激光光电子能谱 深紫外激光拉曼光谱仪,深紫外激光光发射电子显 微镜等。操纵光电子能谱仪初次间接察看到超导体超导 态时库柏电子对的构成, 并察看到超导体 CeRu的超导 crystalgrown luxmethod crystalgrown hydrothermalmethod 29卷因为 KBBF 非线性光学效应次要来自阴离子基团 通过阳离子替代获得RbBe CBBF)两种新化合物 28]。RBBF 属三方晶系, R32空间群。发展也具有沿 mm。RBBF晶体截止波长为 160 nm, 其最短倍频波长可达 170 nm, 1种有潜力的DUV晶体 29]。已长出小块 CBBF 单晶, 其紫外截止边 150nm 附近。 LBO晶体凡是采用顶部籽晶( TSSG) 法发展, 因为 系统粘度大, 晶体发展迟缓。中科院理化所采用新方 90d内发展出 170 mm 160mm 79mm, 质量 LBO晶体,是国际上现有报道的最大单晶。 三硼酸铯( CsB CBO)晶体是 1种新型紫外非线]。对紫外波段三倍频 355 nm, CBO的有 效非线性系数大于 LBO, 无望成为比 LBO机能更佳的 三倍频晶体 32]。发展出质量为 190 g的全通明单晶, 倍频器件尺寸5mm 34mm,以此获得了 103W 355nm 激光输出 中红外激光光源正在成像激光雷达、温室气体检测、毒品稽察及激光制导等方面有主要的使用。红外非线性 晶体研究线性光学晶体研究的一个热点。 12)是现实使用最多的 红外晶体。四川大学发展了 20 mm 30mm 的晶体, 范畴内红外透过率大于55%, 电阻率 cm,计较正在 205 处接收系数别离为 0017 cm 021cm 34]。工业大 35]发展了 22 mm 90mm ZGP单晶, 12)m的平均透过率达 56%。加工出了 6mm 15mm 的光学参量振荡器件, 180mm&类婚配( m光泵浦获得了10 mW 中红外输出, 光转换效率为12%, 反复频次为 crystal 13)透过波长为 035~125) 可达158 pm 其热导率为AGS的 2个数量级。山东大学创制性地采用高压釜合成大量获得高纯、单相 LIS多晶料。用布里奇曼法成功发展曲 径大于 10mm, 长度跨越 40 mm 039~125) 波段通明,次要波段透过率大于 55%。 ig13LiInS 正在新红外非线性晶体摸索中,武汉大学和中科院理 化手艺研究所合做, 从对红外晶体光毁伤机理认识出发, 正在双金属卤化物MAXn 中找出 CsCdBr3 Cs2Hg3I8 39]和NaSb 40]10 等新晶体。发展出了 20 mm 2mm的CsCdBr3 单晶, 透过波段为( 线mm Cs 非线性效应取KTP晶体相当, 可实现位 相婚配。从乙醇中发展了15 mm 15mm 单晶,通明范畴为( 线, 可实现相位婚配, 抗光毁伤 阈值为 GW/cm 。此外,因为 Sb具有孤对电子, 可能构成大的非线性,该课题组设想的 NaSb3 F10晶体 15)正在(025~ m范畴通明,采用溶液蒸发法 发展晶体尺寸为 12 mm 10mm mm,激光毁伤阈值 IS阈值的10倍。 14碘汞铯晶体Fig14Cs ig15NaSb 10crys tal 钼酸碲钡( BaT eMo2 O9, BTM )是单斜晶系的新氧化 物红外非线), 通明范畴( 用马克条纹法测得d31 1018,d24 364,d15 191pm /V。从平面上最大无效非线pm II类位相婚配。中科院福建物构所报道了 1种新红外非线 测得粉末倍频效应取 iInS2相当, 具有较高的激光毁伤阈值。 16钼酸碲钡晶体Fig16BaTeM 17硫镓钡晶体Fig17BaGa crystal4电光晶体 电光效应是晶体折射率随外加电场而发生变化的现 象。此中折射率取外电场成反比的改变称为线性电光效 应或普克尔( Pockels) 效应; 取外电场的二次方成反比 的改变称为二次电光效应或克尔 Kerr)效应 43]。虽然 电光效应惹起晶体折射率的变化( 般不大, 但已脚以改 变光正在晶体中的特征, 能够通过外场实现光电信号 互相转换或光电彼此节制、彼此调制的目标。 自上世纪 60年代激光发觉到现正在, 分析机能优秀 的电光晶体不多。持久以来, 适用的电光晶体只要磷酸 LN)晶体 两种; 近年来又成长了偏硼酸钡( BaB2O4,BBO) RbTiOPO RTP)两种晶体。目前的电光 晶体能够根基满脚保守光调制和激光器件的根基需要, 跟着激光及光通信手艺的快速成长, 对电光晶体提出了 很多新的需求。 人们一曲正在期望找到机能更优的晶体系体例做电光 关。BBO是1985年由我国科学家 44]发觉的第 国牌!晶体,属三方晶系、3m 点群, 透光波段宽 189nm 线mm 半波电压 kV,光毁伤 阈值达 50 GW /cm 064nm 46])。采用横向效应制 做电光 Q开关, 出格合用于高功率密度的全固态激光 目前发展晶体长度很难跨越20 mm。DN ickel等 48]别离采用两次通过晶体和 采用减小 BBO晶体截面积的方式降低了晶体的半波电 压。CStolzenburg等 YbYAG微片激光器中,采用 20mm BBO晶体做为电光Q开关, mm长&类型相位婚配 LBO晶体倍频, 获得最高输出 515nm倍频绿光输出。BBO晶体是继DKDP LN晶体后又1种优秀的电光晶体, 能够用于制做电 光Q开关, 目前已有商用 BBO晶体电光 Q开关器件, 合用于高平均功率高频次使用。其次要问题仍正在于很难 发展 z向跨越 20 mm 的高质量 BBO晶体, 成本高, 以遍及采用。磷酸钛氧钾( KT iOPO RTP都是优秀的非线性光学晶体。我国正在国际上起首成长了熔盐法发展 KTP晶体手艺, 使这种晶体成为使用最遍及的一种倍频 晶体。KTP和 RTP 属正交晶系, mm2点群, 透过波段 RTP的电光系数 23别离为 157 pm 175pm #33别离为 363 pm 405pm KTP晶体正在电光使用时加电压后易构成击穿;正在强激光 映照下还易呈现灰迹, 了晶体的电光使用。RTP z向电导率低,抗光毁伤阈值高, 不易发生灰迹, 用于制做电光Q开关,成为一种新的电光晶体材料, 有商用RTP 晶体电光 开关。近年来,关于 KTP 29卷RTP晶体电光 Q开关的制做及使用的报道不多, 有不少 文章, 出格是以色列晶体发展工做者系列报道了用做电 Q开关的KTP RTP高质量晶体的发展。2001年, MRoth等 51]报道采用顶端籽晶帮熔剂提拉法发展电光 器件的KTP晶体。2004年报道了正在顶端籽晶法中采用 分歧[ Rb] 的自帮熔剂系统并以分歧的溶质浓度 g熔剂)发展了一系 表白RTP晶体和 KTP 晶体类似, 晶体 的化学计量比组分取其熔剂的化学组分亲近相关。2008 53]报道了发展高 RTP 晶体的结 可发展质量为330 RTP单晶,采用较快的 提拉速度, 较慢的降温速度发展出几乎恒定( 100) 截面 的晶体, 适于 RTP电光开关使用。晶体的电导率取晶 体的化学计量比组分相关, 以此法发展的 RTP 晶体可 承受电光使用时的电压而无电流溢漏或击穿。2009 MRoth和MTseitlin 54]总结了大尺寸高光学质量晶 体发展手艺。按照使用需要采用 100]标的目的籽晶, K6 P4O13或 Rb4 P4O13组分熔剂系统中发展 KTP和 RTP晶 出格是RTP晶体合用于制做电光 Q开关。正在熔剂 系统内插手 PbO, 有益于降低熔剂粘度, 提高熔剂消融 无效降低晶体中的氧空位,从而无效防止灰迹的产 生。因为存正在着天然双折射及由温度变化惹起的双折射 率变化, 必需采用两块尺寸不异、质量不异的 RTP晶 扭转90构置, 用于弥补天然双折射和消弭温度变 化的双折射, x标的目的籽晶发展的RTP晶体对于这一应 用十分有益。当前, 高质量 KTP RTP晶体为现实应 用所急需, 但正在我国所大量出产的晶体仍多使用于抗光 毁伤要求较低的倍频使用。必需进一步注沉大尺寸、高 光学质量 RTP晶体的发展及其财产化。 硅酸镓镧( La3 Ga5 SiO14, LGS) 1种具有激光、压电和电光等多功能的人工晶体。从晶体物理看, 具有压 电性质的晶体都同时具有电光和非线)的晶体还具有旋光性。从制做电光Q开关考虑, 旋光性会使入射光偏振面扭转, 使电光开关设想复杂 化。LGS属 32点群, 紫外接收边为 242 nm, 有旋光性。 采用法测得 LGS晶体的电光系数 操纵横向电光效应制做电光Q开关时, 约为17 000 51之间,如尺寸 10 mm 40mm 000)V。正在不异前提下测得 DKDP, LGS, 260,950, 100MW 。LGS电光Q开关沿晶体z标的目的通光, 标的目的电场,操纵晶体的横向电光效应实现 LGS晶体 Q功能。考虑到LGS晶体具有旋光性, 操纵线偏 振光往返两次通过晶体, 能够降服晶体旋光性对通光的 影响。LGS晶体电光Q开关激光尝试机能丈量取 DKDP 晶体电光 Q开关相当。其插入损耗为 192%, 正在激光 器本振输出能量为 520 输出达359 mJ; 正在激光 器本振输出能量为 350m h未发觉毁伤。博艺堂娱乐,跟着LGS晶体质量的提高和电光 开关电源制做手艺的成长,用于全固态激光器的高功率 高反复频次 LGS晶体电光 Q开关获得成长。用高功率 高反复频次 LGS晶体电光 Q开行试验, 最高频次 能够达到 50 kH 46ns, 持续输出能够达到近 10W。用双端面泵浦模式, 激光输出还能够进一步添加, 最高频次可达 50 kH 高输出能够达到125W, 46ns, 持续输出可 以达到 132W。加之 LGS晶体(图 18)有很高的抗光损 伤阈值和温度不变性, 由此可见 LGS晶体电光 Q开关 将有很广漠的使用前景 ig18Opticalqua lity LaG SiO12 crysta 目前,关于电光晶体的研究, 要借帮非线性光学晶 体研究模式, 从微不雅布局出发, 寻找有益于高电光效应 发生的基团和布局, 摸索新的电光晶体; 按照宏不雅对称 性对晶体电光使用的限制, 研究能够获得优秀电光晶体 的对称点群; 同时, 考虑功能晶体的交互和复合效应, 参考 LGS晶体成果, 正在有旋光性的晶体中寻找新的电光 晶体。这些工做都正在进行中, 已有一些初步进展。 5光学超晶格 光学超晶格, 也称准位相婚配材料, 根基道理来自 准位相婚配 57]。将微布局引入可制成光学超晶格的材料良多, 包罗铁电晶体 和KTiOPO 半导体晶体GaAs, GaP和石英晶体等 58]。目上次要工做集中于铁 电晶体 和KTiOPO 用铁电晶体系体例备光学超晶格有多种方式, 目前常用的是室温极化法 光电功能晶体材料研究进展取双折射位相婚配比拟, 准位相婚配可通过微布局设 正在材料整个通明波段实现倍频、差频和参量振荡过程等。操纵准位相婚配使不克不及用于双折射位相婚配频次 转换的晶体 iTaO3)实现位相婚配, 可大大提高非 线性光学过程效率, 并可实现多个非线性参量过程的耦 通过微布局的设想实现对参量波波前的裁剪。南京大学将准周期引入光学超晶格, 提出了通过多 沉准位相婚配来实现耦合参量过程的设想。操纵准周期 光学超晶格能够将两个或更多个光参量过程集成正在一块 晶体里。准周期光学超晶格供给的两个分歧倒格矢使倍 频及和频过程能同时满脚准位相婚配前提, 两个参量过 程耦合正在一路, 可称为耦合参量过程。操纵 正在特殊设想制备的光学超晶格中发生了三基色 61-62] 近年来,激光二极管泵浦全固态激光器成为激光领 域的研究热点。这类激光器光束质量好、线宽窄、发散 小、寿命长。但因为材料局限, 输出波段次要正在近红外 而高手艺成长需求分歧波段适用化激光器。南京大学用化学计量比 超晶格做激光频次转换器件,制备了红、绿、蓝单色以及红绿蓝三基色 光器样机,达到瓦级输出。第 1种方案是 63]利用掺 Nd 342nm 064nm) 激光器为基波光 342nm 倍频和三 倍频及 064nm 倍频获得、蓝光和绿光。通过调 节晶体温度等来调理三色光间能量分派, 由此研制了功 率大于1W的全固态三基色原型准白光激光器