非线性光学晶体

摘要： 中远红外激光和光电器件在军事和民用等领域都有广泛的应用。中远红外非线性光学晶体作为中远红外激光器的核心部件变得越来越重要,而硒化镓(GaSe)正是综合性能优异的中远红外非线性光学晶体。此外,二维GaSe材料凭借其优异的光电性能在光电器件(如光电探测器)等领域也有重要应用。尽管GaSe有很多优点,在中远红外方面具有巨大的应用前景,但高光学质量大尺寸的GaSe单晶生长技术仍需进一步研究。通过国内外研究者的努力,GaSe的合成和生长方法不断改进。由于Se易挥发,调控GaSe化学计量比十分重要,调控的途径有:(1)通过补充Se蒸汽来平衡Se蒸汽压从而调控GaSe化学计量比;(2)通过限制Se蒸汽的自由空间有效抑制Se的挥发。其次GaSe的硬度较低,难以切割加工,这也是影响其广泛商业化应用的重要原因。在提高GaSe硬度方面,学者们做了大量的掺杂研究,研究发现通过掺杂可有效提高GaSe晶体的硬度,同时还可以提升一定的光学性能。在二维GaSe方面,虽然目前已经通过各种方法制备出了二维GaSe纳米片,并在电子、光电器件等方面有不错的研究成果,如紫外和红外高响应率光电探测器、气敏传感器、柔性光电器件与光电化学型电极等。但获得高质量、大尺寸和厚度可控的二维GaSe材料仍然困难。本文首先简要介绍了GaSe的结构与性质,然后主要从GaSe块体材料和二维材料两个方面,综述了GaSe材料的制备、掺杂研究、中远红外和太赫兹(THz)波段应用以及在电子器件、光电器件领域的研究进展,最后对GaSe未来研究和应用进行了展望。

摘要： 紫外非线性光学晶体是组成紫外固态激光器的关键材料。目前,紫外非线性光学晶体主要依赖硼酸盐晶体,但已有的硼酸盐晶体并不能完全满足应用需求,而进一步研发新型硼酸盐非线性光学晶体难度不断增大,因此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,因此平面共轭基团是硼酸盐非线性光学晶体的核心功能基元。基于几何构型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重要思路和关键环节。基于此,本团队提出以具有平面三角共轭结构的碳酸盐、硝酸盐、胍盐和具有平面六元环共轭结构的氰尿酸氢盐、巴比妥酸氢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。本文将主要介绍本团队近年来在碳酸盐、硝酸盐、胍盐、氰尿酸氢盐、巴比妥酸氢盐紫外晶体探索方面取得的研究成果。

摘要： 有机-无机复合材料因其涉及范围更广,材料设计的可选择性大,同时可以兼具无机和有机材料的优点,近年来受到国内外研究人员的高度关注。此次访谈中,陶绪堂教授首先回顾了山东大学晶体材料研究所和晶体材料国家重点实验室在蒋民华院士带领下,开展有机-无机复合非线性光学晶体材料(LAP)研究,并获得国家发明一等奖的历程,介绍了课题组目前在有机-无机复合晶体材料方面的研究进展,结合自身科研历程,重点分析了目前有机-无机复合材料发展的趋势和存在的主要问题,展望了有机-无机复合晶体薄膜在能源领域的应用潜力。最后指出要想从诸多有机-无机复合晶体中产生新的“中国牌”晶体,需要大家共同努力的方向。

摘要： “中国牌”晶体奠定了中国在非线性光学晶体材料领域的领先地位,也促进了激光(尤其是固体激光)技术的迅猛发展。三硼酸锂(LBO)是第二块被誉为“中国牌”晶体的可见/紫外非线性光学晶体,由中国科学院福建物质结构研究所陈创天和吴以成院士团队于20世纪80年代发明。该晶体以其优异的综合性能获得国内外的广泛关注,被美国Lasers&Optronics杂志评为1989年度国际“十大激光高技术产品成就”之一。相关成果于1990年获中国科学院科技进步一等奖,1991年获国家发明一等奖。

摘要： 人工晶体在光电信息现代科技发展中起着举足轻重的作用,一些晶体的出现具有划时代意义:如压电水晶及谐振器的出现开创了现代通信新时代;硅单晶及集成技术的成功把人类带入微电子及计算机时代;红宝石晶体首次实现激光输出,标志着光电子时代的来临。而中国在世界上声名显赫的晶体除了拥有自主知识产权的BBO、LBO、KBBF等“中国牌”晶体外,还有“全能”的非线性光学晶体——磷酸钛氧钾(KTiOPO,简称KTP)晶体。

摘要： 非线性光学晶体能够通过准相位匹配(Quasi Phase Matching,QPM)技术对激光光源的频率进行扩展和转换,但其特性参数较多且计算复杂.应用模拟仿真软件SNLO,以非线性光学晶体——周期性极化铌酸锂(PPLN)为研究对象,考察其在光参量振荡器(OPO)中的极化周期等应用特性.基于能量守恒条件和动量匹配条件,在给定的泵浦光、信号光、空闲光的折射率和波长下,得到周期极化晶体的理论极化周期.在SNLO软件下输入晶体类型、温度、波长等参数,得到了PPLN在不同极化周期下的OPO输出波长,以及在不同信号光波长下的极化周期,且输出了PPLN-OPO谱线宽度等模拟仿真结果.模拟结果与理论计算相一致,印证了SNLO软件在模拟激光频率变换器性能中的应用优势,可以有效帮助开发者在激光频率变换器设计中节约研发成本.

摘要： 非线性光学晶体材料需要同时满足多个性能指标,使得发现新的非线性光学晶体成为一项充满挑战且耗时耗力的工作.基于第一性原理的计算材料方法可以通过预测材料的性能从大量的材料中筛选出符合性能指标的材料.另外,通过研究材料的"组成-结构-性能"关系,可以鉴定材料的非线性光学活性基团,为新材料的合成提供指导.本文总结了近年来计算材料在发现新型非线性光学材料中所起到的作用和案例,介绍了目前最新发展的非线性光学材料第一性原理高通量筛选流水线系统(FHSP-NLO).该系统结合了密度泛函理论(DFT)计算程序,线性、非线性光学性质计算程序,数据转换和提取程序,实现了对材料性能的自动化和大批量计算.在包括硼酸盐、锗酸盐、氮代硅酸盐体系中取得了成功应用,而且为寻找非线性光学材料提供了一个强大而有效的工具.

摘要： 深紫外(吸收边6.2 eV)非线性光学材料主要应用于激光系统、阿秒脉冲产生、半导体制造和光刻等.本文从晶体结构、禁带宽度、倍频效率、激光损伤阈值和双折射率等方面对已报道的无机深紫外非线性光学材料进行了综述,并按晶体结构中阴离子基团的构成元素进行了分类介绍,包括硼酸盐晶体、铍硼酸盐、氟硼酸盐、磷酸盐等.最后展望了新型深紫外非线性光学材料的发展方向.

摘要： 基于晶体场理论，建立了非线性光学晶体YAB∶Yb3+的光谱能级与局域结构的关系。计算得到的YAB∶Yb3+的光谱能级的结果与实验结果相一致。获得了YAB∶Yb3+为活性中心的局域结构参量。对结果的合理性进行了讨论。

摘要： 对三种具有商业价值的非线性光学晶体--LBO,KTP,BBO热透镜效应进行了分析研究,通过具体理论计算,给出了三种非线性光学晶体的热透镜焦距在保持输出功率没有变化的情况下随入射到晶体表面的光斑大小的变化曲线,并且理论计算出在平均功率为20W的绿光激光器中KTP晶体在入射基频光斑ω=368μm的热焦距为852mm,实验中测得的M2值与理论计算吻合较好.

摘要： 在水和N.N一二甲基乙酰胺体积比为1:1的混合溶液中制备了金属有机配合物非线性光学晶体材料:二N.N一二甲基乙酰胺二水合硫氰酸汞锰[MnHg(SCN)(HO)]·2CHNO(MMTWD)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其SHG强度与KDP晶体相当.用X射线粉末衍射得到了其粉末衍射数据,对衍射数据进行了指标化,并得出MMTWD属于四方晶系,其点阵参数a=1.2249900nm,c=0.8071915nm,V=1.21127nm.并利用指标化结果研究了晶体结构的不完整性和空间群的两种可能类型.该晶体具有较强的红外活性,用红外光谱研究了原子间的振动形式和配位情况.用SEM表征了其形貌,最后用X射线四圆衍射方法所得的该晶体的结构数据与粉末衍射数据对比,结果符合较好,并最终确定了MMTWD的空间群为P4.

摘要： 新型基频DPL基于大功率LD侧面泵浦Nd:YAG晶体，通过精密谱线选择技术及低增益激光高效放大实现高功率、高光束质量1.1μm激光产生，再通过非线性光学晶体LBO及CBO晶体实现高效率二倍频及四倍频激光产生。首次在理论及实验上研究了利用CBO晶体获得1.1μm波段Nd:YAG激光的四次谐波输出性能，理论上证实了CBO晶体实现高功率短波紫外激光的可行性，前期实验己经获得了1.5W 278 nm及1.3W 281 nm激光输出，取得了较好的结果。通过进一步提高基频1.1μm激光输出功率及CBO四倍频器件优化设计，可实现高功率、高光束质量短波紫外激光输出。

摘要： 1992年Norrestam等人用高温固相反应的方法合成了一系列包括Ca4YO(BO3) 3（简称YCOB)在内的钙-稀土硼酸盐化合物，1997年Makoto 等人首次用Czochralski 法生长出了YCOB 晶体，YCOB晶体受到了国内外晶体生长界的广泛关注。近年来，惯性约束聚变点火工程将YCOB晶体视作快点火核聚变装置中频率转换器件中非线性材料的重要候选，大尺寸YCOB晶体的生长成为其获得重大应用的关键。本文结合笔者最近几年的研究工作以及国内外YCOB晶体的生长情况，介绍了YCOB晶体的生长情况特别是大尺寸晶体生长的研究进展，并对将来的生长研究的前景进行了展望。

摘要： 本文探讨了利用光学参量放大的方法研究荧光动力学的可行性.该参量放大系统利用非线性光学晶体,BBO,作为增益介质,800nm飞秒激光的倍频作为泵浦光源,对超连续光谱的啁啾白光以及宽光谱的染料荧光进行放大.在一块厚度为1mm的晶体内获得了106-107的增益,同时保持了该系统的超快时间分辨能力,即百飞秒的时间分辨能力.在此基础之上,研究了可见区的宽光谱同步放大的可行性,即在500-750nm的光谱范围内对波长同时放大.最后讨论了该方法的物理机制及工作范围。

摘要： 本文概括和比较了当今生长BBO晶体的各种方法,并从BBO晶体的物理特性和生长习性出发,分析了BBO晶体中包裹物的成因,讨论了提高BBO晶体的尺寸和光学质量所需解决的问题,并指出了解决的方向,为生长大截面高质量的BBO晶体打下基础.BBO晶体的原料的制备是首先要解决的问题.在各种生长方法中需要共同解决的问题是温度在长期中的短时间波动问题,更合适的助熔剂的探索和确定问题.对于各种方法中的具体要解决的关键问题也进行了阐述.

摘要： 本文概括和比较了当今生长BBO晶体的各种方法,并从BBO晶体的物理特性和生长习性出发,分析了BBO晶体中包裹物的成因,讨论了提高BBO晶体的尺寸和光学质量所需解决的问题,并指出了解决的方向,为生长大截面高质量的BBO晶体打下基础.BBO晶体的原料的制备是首先要解决的问题.在各种生长方法中需要共同解决的问题是温度在长期中的短时间波动问题,更合适的助熔剂的探索和确定问题.对于各种方法中的具体要解决的关键问题也进行了阐述.

摘要： 本文概括和比较了当今生长BBO晶体的各种方法,并从BBO晶体的物理特性和生长习性出发,分析了BBO晶体中包裹物的成因,讨论了提高BBO晶体的尺寸和光学质量所需解决的问题,并指出了解决的方向,为生长大截面高质量的BBO晶体打下基础.BBO晶体的原料的制备是首先要解决的问题.在各种生长方法中需要共同解决的问题是温度在长期中的短时间波动问题,更合适的助熔剂的探索和确定问题.对于各种方法中的具体要解决的关键问题也进行了阐述.

摘要： 本申请公开了一种含两种碱金属的三维无机化合物晶体。所述含两种碱金属的三维无机化合物晶体具有式I所示的化学式：ALiGa

摘要： 本发明公开了一种非线性光学晶体及其制备方法、非线性光学器件，属于非线性光学晶体领域，其化学式为(R/S‑C8H10Cl2N)4AgBiI8·H2O，属于正交晶系，空间群为P21212，晶胞参数：a＝30.4964Å(R)/30.4636Å(S),b＝9.6054Å(R)/9.5940Å(S),c＝9.4961Å(R)/9.4791Å(S),α＝β＝γ＝90°。该有机‑无机杂化金属卤化物非线性光学晶体采用溶液蒸发法生长，不含铅，透过范围：0.65‑3.2μm，在近红外和红外区域表现出优异的倍频性能，其粉末倍频性能为0.03×AgGaS2，该晶体可应用于非线性光学领域，丰富非线性光学材料研究内容。

摘要： 本发明公开了一种非线性光学晶体，所述非线性光学晶体的化学式为Kx(NH4)2‑xPO3F，x选自大于0且小于2的任意整数或小数。本发明还公开了一种非线性光学开关，所述非线性光学开关的化学式为Kx(NH4)2‑xPO3F，x选自大于等于0且小于等于0.3的任意整数或小数。本发明还公开了一种非线性光学晶体或非线性光学开关的制备方法，包括以下步骤：将(NH4)2PO3F、KOH及溶剂进行混合并搅拌得到混合溶液；蒸发去除所述混合溶液中的所述溶剂。本发明还公开了一种包含所述的非线性光学开关的固态激光装置、传感器、电光调制器或存储器。

摘要： 本发明公开了一种非线性光学晶体及其制备方法、非线性光学器件，属于非线性光学晶体领域，其化学式为(R/S‑C8H10Cl2N)4AgBiI8·H2O，属于正交晶系，空间群为P21212，晶胞参数：a＝30.4964Å(R)/30.4636Å(S),b＝9.6054Å(R)/9.5940Å(S),c＝9.4961Å(R)/9.4791Å(S),α＝β＝γ＝90°。该有机‑无机杂化金属卤化物非线性光学晶体采用溶液蒸发法生长，不含铅，透过范围：0.65‑3.2μm，在近红外和红外区域表现出优异的倍频性能，其粉末倍频性能为0.03×AgGaS2，该晶体可应用于非线性光学领域，丰富非线性光学材料研究内容。

摘要： 本发明公开了一种非线性光学晶体，所述非线性光学晶体的化学式为Kx(NH4)2‑xPO3F，x选自大于0且小于2的任意整数或小数。本发明还公开了一种非线性光学开关，所述非线性光学开关的化学式为Kx(NH4)2‑xPO3F，x选自大于等于0且小于等于0.3的任意整数或小数。本发明还公开了一种非线性光学晶体或非线性光学开关的制备方法，包括以下步骤：将(NH4)2PO3F、KOH及溶剂进行混合并搅拌得到混合溶液；蒸发去除所述混合溶液中的所述溶剂。本发明还公开了一种包含所述的非线性光学开关的固态激光装置、传感器、电光调制器或存储器。

摘要： 本发明提供了一种中红外非线性光学晶体锗酸钛钡、其应用及中红外非线性激光系统，中红外非线性光学晶体锗酸钛钡XRD谱图如图1所示，晶胞参数为a=12.310(1)，b=12.292(1)，c=5.366(1)，α=β=γ=90°；结构为：Cmm2空间群；熔点为1049.9°C，结晶点为1164.1°C；带隙为3.14eV；实现2.09μm至1.045μm的相位匹配，其粉末倍频效为同等颗粒度下AgGaS2晶体的1.2倍，同等颗粒度下KDP晶体的6倍。本发明的中红外非线性光学晶体锗酸钛钡具有优异的光学性能，其带隙大，红外透过范围宽，可覆盖3~5μm的大气透明窗口，激光损伤阈值高，非线性光学系数大，在红外通讯器件、红外激光制导器件及高功率中红外激光系统中具有广泛的潜在应用价值。

摘要： 本发明提供了一种中红外非线性光学晶体锗酸镓铅、其应用及中红外非线性激光系统，中红外非线性光学晶体锗酸镓铅Pb3Ga2Ge4O14的XRD谱图如图1所示，晶胞参数为a=8.405(1)，b=8.405(1)，c=5.0112(7)，α=β=γ=90°；结构为：P32空间群；熔点为948.5°C；带隙为3.39 eV；实现2.09μm至1.045μm的相位匹配，其粉末倍频效为同等颗粒度下AgGaS2晶体的0.8倍，同等颗粒度下KDP晶体的5倍。本发明的中红外非线性光学晶体锗酸镓铅具有优异的光学性能，其带隙大，红外透过范围宽，可覆盖3~5μm的大气透明窗口，激光损伤阈值高，非线性光学系数大，在红外通讯器件、红外激光制导器件及高功率中红外激光系统中具有广泛的潜在应用价值。

摘要： 本申请公开了一种含镓单斜无机化合物晶体，该化合物具有下列化学式：AGa5Q8。其中，A选自碱金属元素中的一种；Q选自硫族元素中的一种；所述含镓单斜无机化合物晶体属于单斜晶系，P21空间群。进一步公开了制备上述含镓单斜无机化合物晶体的方法。并进一步公开了该材料作为非线性光学晶体的应用。本申请所述的含镓单斜无机化合物晶体具有激光损伤阈值高、倍频信号强度高等优良特点，本申请所提出的制备含镓单斜无机化合物晶体的方法具有产率高，合成工艺简单的优点。

摘要： 本申请公开了一种含镓正交无机化合物晶体，该化合物具有下列化学式：AGa5Q8。Q选自硫族元素中的一种。所述含镓无机化合物属于正交晶系，Iba21空间群。进一步公开了制备上述含镓正交无机化合物晶体的方法。并进一步公开了该材料作为非线性光学晶体的应用。本申请所述的含镓无机化合物具有激光损伤阈值高、倍频信号强度高等优良特点，本申请所提出的制备含镓无机化合物的方法具有产率高，合成工艺简单的优点。

摘要： 本申请公开了一种无机化合物晶体及其制备方法和作为非线性光学晶体的应用，化学式为[K3Cl][MnGa6S12]。具有非中心对称结构，属于三方晶系，空间群为P31c。晶胞参数为α＝90.0°，β＝90.0°，γ＝120.0°，V＝638.0～638.1，Z＝1。