顶部籽晶法生长大尺寸CsLiB6O10晶体

以高纯硼酸、碳酸锂和碳酸铯为原料,摩尔比硼酸:碳酸锂:碳酸铯=11:1:1,采用顶部籽晶法,生长出尺寸为65 mm×22 mm×12 mm CsLiB6O10(CLBO)单晶,探讨了影响CLBO晶体生长的因素.对生长出的CLBO晶体的相关光学性质进行了研究.CLBO晶体的光学均匀性为3.6×10-5/cm,透过光谱表明该晶体的透光范围为185 nm到2790 nm,其紫外吸收边低于185 nm;用Maker干涉条纹测定了CLBO晶体的非线性光学系数为:d36(CLBO)=1.8d36(KDP).     

掺杂BaAlBO3F2晶体的生长及性能研究

本文通过对BaAlBO3F2(BABF)晶体进行掺杂以增加晶体的双折射率,从而使BABF晶体的最短直接倍频波长紫移,拓宽其应用波段.研究发现Ga掺杂能够使BABF晶体的最短直接倍频波长从273 nm紫移至259.5 nm理论上能够实现四倍频(266 nm)激光输出.采用优化的B2O3-LiF-NaF助熔剂体系,通过中部籽晶法生长出尺寸为25 mm×20 mm×10 mm的Ba(Al,Ga) BO3F2晶体.对该晶体的透过光谱、光学均匀性、弱吸收、倍频匹配曲线、粉末倍频效应和激光损伤阈值的性能进行了表征,结果显示了该晶体在紫外波段激光输出的潜能.     

8英寸氟化钙单晶生长

氟化钙(CaF₂)晶体是一种性能优良的光学晶体材料。本研究用坩埚下降法生长了8英寸(20.32 cm)氟化钙单晶,晶体外观完整,无开裂及散射等宏观缺陷。定向切割后得到ϕ40 mm×6 mm的透明圆柱形晶体毛坯,对毛坯样品进行二次退火处理后进行研磨抛光得到最终样品。对该系列样品进行紫外可见透过率、光学均匀性、应力双折射等测试。结果显示在200 nm波长处晶体透过率达到90%,平均应力双折射小于0.5 nm/cm,光学均匀性达到2.63×10^-6。     

CLBO晶体生长与紫外倍频性能研究

CLBO晶体是一种性能优良的新型激光紫外倍频晶体材料,本文采用改进的顶部籽晶法生长出大尺寸、高光学质量的CLBO晶体.用尺寸为6mm×5mm×10mm的CLBO四倍频样品测量了晶体对Nd:YAG,1064nm四倍频的紫外倍频性能,266nm激光输出功率达到780mW.针对CLBO晶体的潮解开裂问题,在CLBO倍频器工作和存放时,采用恒温加热套管保护,有效地防止了晶体的潮解开裂.     

大尺寸CLBO单晶的生长和性质研究

本文对生长大尺寸硼酸铯锂(CsLiB6O10,简称CLBO)单晶的生长工艺进行了探索研究,采用顶部籽晶泡生法生长出尺寸为70×25mm的CLBO透明晶体.测量了晶体的干涉图,计算其折射率变化为Δn～1.2×10-5,晶体的光学质量接近于玻璃水平(～10-6).测量CLBO单晶的结构及其光学特性.用15mm×10mm×7mm的CLBO样品,在锁模Nd:YAG激光器上做倍频实验,获得了波长为532nm的倍频光,其转换效率高达60;以上.     

4-氨基二苯甲酮晶体的定向生长及光学性能研究

采用过冷熔体定向约束生长法生长了尺寸约为30 mm×14 mm×7 mm的块状4-氨基二苯甲酮晶体,并对生长晶体的光学均匀性、光学透过率、二次谐波转换效率以及激光损伤阈值等性能进行了测试.结果表明:定向生长的4-氨基二苯甲酮晶体在650~1200 nm波段内具有90;以上的光学透过率;最高二次谐波转换效率达到64.9;;单点激光脉冲损伤阈值分别为205.4 GW/cm2(输入光波为1064 nm)和267.2 GW/cm2(输入光波为532 nm).采用过冷熔体定向约束生长的4-氨基二苯甲酮晶体适合于用作Nd: YAG激光的二次倍频器件,也适合于用作650~1200 nm波段的光学调制器件.     

泡生法制备低吸收蓝宝石晶体及其性能研究

为保障我国相关国防重大工程对低吸收蓝宝石晶体材料的需求,本文通过自主研制的晶体生长设备,成功生长了低吸收蓝宝石晶体。该晶体在紫外、可见光、近-中红外波段展现出了良好的透过率,波长250～400 nm的透过率大于83%,波长400～4 200 nm的透过率超过85%。在晶体不同区域进行取样表征测试,得到晶体的平均位错密度为253.19 cm^-2,摇摆曲线对称且峰形尖锐,半峰全宽为14″。此外,值得注意的是,晶体在1 064 nm处的光吸收系数均在(23.3～30.4)×10^-6 cm^-1,表明晶体内部的杂质元素得到有效控制,晶体光学性能优异,可用于高能激光系统、空间相机镜头等应用场景。     

Ⅰ类高氘DKDP晶片性能研究

受到晶体尺寸以及非线性光学性能的影响,目前可供选择的非线性晶体非常有限。DKDP晶体作为传统大尺寸光电材料,在光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)装置中得到了应用。高氘化的DKDP晶体有更好的光学性能,然而生长出高氘化DKDP晶体对生长环境等有更加严格的要求。本文通过改良的原料合成罐以及生长槽,采用点籽晶快速生长法成功生长出高氘DKDP晶体。按照Ⅰ类(θ=37.23°, φ=45°)切割方式制备样品,并对其氘含量、透过率、光学均匀性以及晶体激光损伤阈值进行测试。实验结果表明,晶体的平均氘含量达到98.49%,在可见-近红外波段下具有较宽的透过波段和较高的透过性能。R-on-1的测试结果显示,在3 ns、527 nm条件下,DKDP晶体的激光损伤阈值达到了19.92 J/cm²。晶体光学均匀性均方根达到了1.833×10^-9,表明晶体具有良好的光学均匀性。     

K3B6O10Br非线性光学晶体的生长及性质研究

采用顶部籽晶法,KF.2H2O-PbO复合助熔剂生长K3B6O10Br晶体,获得了18 mm×18 mm×10 mm尺寸的单晶。K3B6O10Br紫外透过截止边约为210 nm,粉末倍频效应为3倍KDP,利用德拜公式计算了阴离子基团的偶极矩。采用直角棱镜法测试了晶体折射率并拟合了Sellmeier方程。计算及实验表明,K3B6O10Br能够实现532 nm及355 nm倍频输出。对晶体的激光损伤阈值、硬度及潮解性进行了测试。     

多孔坩埚温度梯度法生长Ho,Y∶CaF2晶体及其光谱性能

采用自主设计改造的温梯炉,成功生长了不同浓度Ho³⁺、Y³⁺掺杂的CaF₂及Sr_xCa_1-xF₂晶体,晶体尺寸约为ϕ15 mm×55 mm,生长周期约为6 d,能够实现7种不同浓度晶体的同步生长,并选取其中的4%(原子数分数)Ho,4%Y∶CaF₂晶体进行分析,吸收测试表明,该晶体448 nm和643 nm处吸收峰的吸收截面分别是1.13×10^-20 cm²和0.84×10^-20 cm², J-O理论分析得到了晶场强度参数Ω_t(t=2、4、6)、辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命。在448 nm氙灯激发下,经计算得到该晶体在546 nm、650 nm 和752 nm处的发射截面分别为10.450×10^-21 cm²、8.737×10^-21 cm²和5.965×10^-21 cm²,测得⁵F₄和⁵F₅能级的寿命分别为33.5 μs和17.7 μs。在640 nm LD泵浦激发下,经计算得到该晶体2 031 nm处发射截面为5.375×10^-21 cm²,2 847 nm处发射截面为10.356×10^-21 cm²,测得⁵I₇和⁵I₆ 能级的寿命分别为4.37 ms 和1.85 ms。以上结果表明,多孔坩埚温梯法能够大大提高激光晶体稀土离子掺杂浓度筛选的效率,加快新型激光晶体材料的研发速度。     

非线性光学晶体Na3La9O3(BO3)8的高功率纳秒激光三倍频特性研究

本文对新型非线性光学晶体Na₃La₉O₃(BO₃)₈(NLBO)三倍频产生355 nm紫外纳秒激光的特性进行了研究。以重复频率10 kHz、脉冲宽度10 ns的高功率1 064 nm调Q激光器作为基频光源,采用I类相位匹配的LBO和NLBO晶体分别作为倍频晶体和三倍频晶体,获得平均输出功率152.5 mW的355 nm紫外纳秒激光输出,为目前采用NLBO晶体获得355 nm紫外激光的最高输出功率。本文还研究了NLBO晶体在实现三倍频最佳输出时晶体偏转角度随温度的变化规律,从实验角度对NLBO晶体在不同温度下的三倍频最佳相位匹配角度进行了修正。     

间硝基苯胺晶体的定向生长及光学性能研究

采用过冷熔体定向约束生长方法生长了尺寸约为30×15×8 mm3的块状间硝基苯胺晶体,并对生长晶体的光学均匀性、光学透过率、二次谐波转换效率以及激光损伤阈值等性能进行了测试.结果表明:生长的间硝基苯胺晶体在500～1150 nm波段内的光学透过率均在92;以上;最高二次谐波转换效率达到69.6;;单点激光脉冲损伤阈值分别为19.8 GW/cm2(输入光波为1064 nm)和45.3 GW/cm2(输入光波为532 nm).采用过冷熔体定向约束生长的间硝基苯胺晶体适合用作Nd: YAG激光的二次倍频器件,也适于作500～1150 nm波段的光学调制器件.     

RTP电光晶体的生长及其器件性能研究

磷酸氧钛铷(RbTiOPO₄,简称RTP)是综合性能优异的电光晶体，具有电光系数高、半波电压低、激光损伤阈值高、器件小巧、环境适应性强等优点，已成为新一代电光器件应用材料，非常适合用作电光开关、电光调制器等。激光系统的发展迫切需求更高功率、更高重复频率和更窄脉宽激光用高性能电光晶体，基于此，本文选用富Rb的高[Rb]/[P]摩尔比值生长体系，通过顶部籽晶熔盐法生长出高质量RTP晶体，测试了晶体或器件的光学均匀性、重复频率、插入损耗、消光比和抗激光损伤阈值，结果表明，该晶体的光学均匀性为7.3×10^-6 cm^-1,重复频率为501 kHz,插入损耗为0.49%,消光比为31.57 dB,激光损伤阈值为856 MW/cm²。     

温度梯度法生长大尺寸钛宝石晶体研究

采用温度梯度法生长了不同掺杂浓度的钛宝石(Ti∶ Al2O3)激光晶体,经退火加工获得的最大晶体尺寸达到φ86 mm×37 mm.室温下利用紫外-可见-近红外分光光度计测试了晶体300～ 1000 nm波段的吸收,分析了该系列晶体的吸收特性.结合晶体径向527 nm的吸收测试分析了晶体径向掺杂均匀性,同时使用Zygo干涉仪测试了晶体的光学均匀性,结果表明所生长的大尺寸钛宝石晶体具有良好的掺杂及光学均匀性.通过化学腐蚀法,利用光学显微镜观察表征了晶体位错密度,为2.9 × 103/cm2.     

钆镱共掺杂铝酸钇晶体的生长及性能研究

采用单晶提拉法成功生长出优质的Gd³⁺/Yb³⁺共掺铝酸钇晶体。对晶体的结构、分凝系数、光谱和激光性能进行了表征,结果表明:所生长的晶体空间群为Pnma,属于正交晶系,Yb³⁺的分凝系数为1.13。从偏振吸收和荧光光谱发现,b偏振方向时,晶体在980 nm处吸收截面为2.14×10^-20 cm²,适用于InGaAs 激光二极管泵浦;在1 044 nm处的发射截面为0.39×10^-20 cm²,荧光寿命为1.638 ms。此外,对b切向的Gd/Yb∶YAP晶体进行激光实验,在1 μm处实现连续激光输出,斜率效率为23.5%,最大输出功率可达0.51 W。     

Cd4BiO（BO3）3的生长与透过光谱（英文）

采用顶部籽晶法生长出了40×10×3 mm3和32×10×2 mm3的非线性光学晶体Cd4BiO(BO3)3。用XRD粉末衍射和热重-差示扫描量热仪确定了该晶体为同成分熔融晶体,熔点为897℃,在990℃以上开始分解。测量了晶体300～6500 nm的室温透过光谱,结果表明Cd4BiO(BO3)3晶体在750～2550 nm的透过率约为80%,紫外截止波长为395 nm。     

CLBO晶体和频产生深紫外激光的理论计算与实验结果

本文介绍了深紫外非线性光学晶体CLBO的光学特性,推导出了CLBO晶体和频时的相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角宽度和允许温度范围的公式,并进行了详细计算.根据计算结果可知,CLBO晶体和频可以实现深紫外激光的有效输出,并且具有大的有效非线性系数、小的走离角、大的允许角宽度和允许温度范围.由此设计了1064 nm近红外激光和238.7 nm 紫外激光通过CLBO晶体和频产生195 nm深紫外激光的系统方案,并在实验中实现了平均功率217 μW、重复频率10 Hz的195 nm 激光的稳定运转.     

双温区热扩散掺杂Fe2+∶ZnSe激光晶体的制备及激光输出性能

本文以CVD ZnSe晶片为基质材料,以FeSe粉末为掺杂物,采用双温区热扩散掺杂技术获得了尺寸为Ø22 mm×4 mm的Fe²⁺∶ZnSe激光晶体。通过二次离子质谱(SIMS)测试该晶体样品表面铁离子浓度为3.43×10¹⁸ cm^-3,并通过X射线光电子能谱(XPS)分析了晶体样品中铁元素的离子价态。采用UV/Vis/NIR分光光度计和傅里叶红外光谱仪测试了Fe²⁺∶ZnSe激光晶体的透过谱图。测试结果显示,在3.0 μm处出现了明显的Fe²⁺吸收峰,峰值透过率为5.5%。以波长为2.93 μm的Cr, Er∶YAG激光器为泵浦源,温度77 K时抽运尺寸10 mm×10 mm×4 mm的 Fe²⁺∶ZnSe晶体,获得了能量为191 mJ、中心波长4.04 μm的中红外激光输出,光光转换效率13.84%。     

新型非线性光学晶体硼酸铯锂的研究

本文用顶部籽晶泡生法生长了新型非线性晶体--硼酸铯锂(CLBO).获得了40mm的透明晶体,用非定向的CLBO晶体,初步获得二倍频转换效率η＝37;,获得335nm的激光输出1.3mJ.     

不同直径Cr:Al2O3圆柱晶体的制备及其光学性能研究

采用光学浮区法制备了不同Cr³⁺掺杂浓度的Cr∶Al₂O₃晶体,并根据需要制备了不同直径(2 mm至13 mm)的长度大于100 mm的圆柱状Cr∶Al₂O₃晶体。测量了在制备Cr∶Al₂O₃晶体不同阶段所获得的粉末料棒、陶瓷料棒和晶体的密度,分别为0.928、2.230和4.051 g/cm³。XRD图谱显示,Cr∶Al₂O₃晶体为α-Al₂O₃相。透射光谱表明,Cr∶Al₂O₃晶体可见光非特征吸收波段透过率大于80%。吸收光谱和光致激发光谱(监测669 nm光)均显示,Cr∶Al₂O₃晶体在418及559 nm处有较强吸收带,分别对应Cr³⁺从⁴A₂至⁴