单氟磷酸盐为深紫外非线性光学晶体探索提供新方向

<正>非线性光学晶体是一类具有重要战略价值的功能材料,可应用于红外军事对抗、激光频率转换、太赫兹光学、超高分辨光刻、医疗诊断等~([1]).其中,深紫外非线性光学晶体特指能够将激光频率转换为波长短于200nm的非线性光学晶体.自20世纪80年代起,以陈创天院士为代表的我国科学家开始了探索深紫外非线性光学材料的历程,并发现了氟硼铍酸钾KBe2BO3F2(KBBF)这一性能优良的新晶体,成功应用于Nd:YAG激光器的直接六倍频(177.3nm)激光的稳定输出.目前最高激光输出功率已经突破     

揭秘氰尿酸盐家族光学性能构效关系

<正>非线性光学(NLO)晶体和双折射晶体是重要的光电功能材料,是全固态激光或光隔离器、环形器、光电调制器的核心组成部分,已被广泛应用于光通讯、信息处理和医学诊断等领域.随着激光技术和相关科学领域的不断发展,开发新的高性能非线性光学材料迫在眉睫~([1～3]).线性和非线性光学材料按照构筑单元可分为π-共轭体系和非π-共轭体系两大类.其中非π-共轭非线性光学体     

酒石酸脲单晶生长与品质鉴定

研究具有给电子基团和接受电子基团的含共轭大丌键的有机化合物,例如MNA(间甲基对硝基苯胺)、NPP(对硝基苯脯胺醇)、MAP(甲基-2,4二硝基苯—氨基丙酸酯)等,是材料科学研究中的一个十分活跃的领域.为了探索新型紫外非线性光学晶体,必须避开含有苯环的有机化合物,而选择较小的有机分子合成新材料,在这方面我们已经做过一些工作。最近,我们从材料设计的角度对现有小分子有机材料进行分类,以脲和d(+)酒石酸为原料合成出了一类迄今未见报道的新型紫外非线性光学晶体。d(+)酒石酸脲(简称UT)是这些新发现材料中的一种,其他材料将另行报道。脲单晶本身是一种优良的紫外倍频材料,其紫外透过截止波段为0.2μm,d(+)酒石酸是一种具有对映异构体的分子,二者组合产生出没有对称心的UT单晶。经测定该晶体属正交晶系,空间群为P2_12_1;晶胞参数为a=1.72290(2)nm,b=0.98240(3)nm,c=0.50560(6)nm,Z=4,D_m=1.63g/cm~3。UT单晶的透光范围为0.255～1.37μm,其激光粉末倍频效率约为KDP的3倍。因此,UT晶体是一种有应用前景的紫外倍频晶体。     

中国深紫外技术“独步世界”

工欲善其事,必先利其器。中国科学家利川独创、独有的深紫外技术和深紫外激光非线性光学晶体,已成功研制出深紫外激光拉曼光谱仪、深紫外激光发射电子显微镜等8台深紫外固态激光源前沿装备,均为当今世界所独有的科研利器．居深紫外领域国际领先地位。     

反常的钡钛硅石结构化合物Ba_2NaClP_2O_7:从结构无序到相位匹配

正随着社会文明和科学技术的发展,高精度测试、激光医疗、激光显示和微加工等领域对激光光源的功率和波长可调谐范围提出了更高的要求,例如半导体光刻技术需要10mW量级的193nm全固态相干光源,激光光谱仪则需要毫瓦量级的170～200nm连续可调的深紫外相干光源[1].然而除电子同步辐射光源外,目前只有两种技术能产生波长小于200nm的深紫外激光的有效功率输出:一种是准分子激光器,另一种就是使用深紫外非线性光学材料,通过高次谐波的方法产生深紫外相干光;前者输出功率一般为10W量级,具有输出功率大的优点,却难以避免线宽大、     

一种潜在的半导体激光倍频新材料——MHBA晶体

在迄今报道的高效有机非线性光学材料中,3-甲氧基-4羟基苯甲醛(化学式:C_8H_8O_3,MHBA)晶体具有最深入紫外的透光性能和大的非线性光学系数。该晶体有效的解决了有机材料普遍存在的高非线性光学效应与紫外透光性能的矛盾。MHBA晶体的粉末倍频强度30倍尿素,非线性系数d_(13)=21P_mV~(-1),紫外截止边cut-off=370nm。采用溶液降温法比较容易获得优质的大单晶体。使用我们培养的MHBA单晶体,对1.064μm的激光倍频,获得     

低温相偏硼酸钡(BBO)的发现及其对探索新型非线性光学材料的启示

1960年用红宝石(α-Al_2O_3:Cr)作为激光晶体,实现了激光运转.翌年(1961年)让红宝石激光束(694.3um)入射到石英晶体(α-SiO_2),出现了倍频(34.15um)效应,从而开辟了激光及非线性光学及其材料研究的新领域.国内外许多单位就在这个基础上开展了有关激光和非线性光学晶体的研究.     

KTP同型取代晶体的结构与性能关系

磷酸钛氧钾(KTiOPO_4,KTP)晶体是一种性能优良的非线性光学材料,它具有大的非线性光学系数与电光系数、宽的透光波段、能在较宽的温度范围内实现I,II类位相匹配、高的激光损伤阈值、热稳定性优良、能量转换效率高等优点,正因为它具有这些优良性能,从而促成了KTP晶体广泛地应用于激光倍频、和频和差频、光参量振荡与放大以及电光调制、Q开关和声光调制等技术范畴.KTP晶体通过离子交换处理,成为电光、倍频波导等集成光学的重要材料,另外,KTP薄膜材料发展很快,大有希望成为21世纪有发展前途的光子器件材料,这些优良的非线性光学性能以及其多功能用途,主要渊源于KTP晶体结构的多样性与敏感性,KTP晶体结构模型,如图1所示KTP晶体的点群为C_(2v)-mm2,空间群为C_(2v)~9-Pna2_1,晶胞参数:a=1.2823nm,b=0.6416nm,c=1.0589nm,     

3BaO·3B_2O_3·2GeO_2的晶体学参数及热学性质的研究

一、引言 随着激光技术的发展,寻找新型非线性光学材料的研究非常活跃。偏硼酸钡低温相(Ba_3(B_3O_6)_2或BaB_2O_4)便是一种理想的新型紫外非线性光学晶体,但它存在两种多型体。若从熔体生长出高温相单晶转变为低温相的相变过程,晶体严重开裂,无法得到完整的低温相单晶体。因此需要选择合适的助熔剂,以降低晶体的生长温度。作为系统寻找Ba_3(B_3O_6)_2助熔     

单个准分子激光脉冲和位相光栅模板制作表面周期结构

近年来,准分子激光器(excimer laser)以其高能量的脉冲式紫外(193nm或248nm)激光输出特征而被人们用于部分薄膜材料的加工和制备,其原理是用聚焦后的准分子激光脉冲对靶材进行轰击,一定条件下将轰击出来的靶材颗粒均匀沉积在基片上便可以生长出薄膜结构,这种方法又称为PLD(Pulse laser deposition)技术.利用准分子激光器和石英位相光栅模板,人们已经在光敏光纤和光敏光波导中写入了性能良好的Bragg折射率光栅,由于LiNbO_3(LN)和 LITaO_3(LT)这两种重要的光学晶体均对准分子激光波长(248 nm)产生强烈吸收,所以当它们被该激光照射时,激光能量将被晶体吸收并产生热量.如果激光的能量密     

新型络合物高效非线性光学材料——CMTC晶体

利用双重基元模型和分子工程方法,研究探索出一种可用于半导体激光(LD)直接倍频的新型络合物型高效非线性光学材料——硫氰酸汞镉(CMTC)晶体.本文第1次报道采用降温法自混合溶剂中生长CMTC单晶.对该晶体的结构、光学及非线性光学性能进行了较全面的研究.在络合物材料中,CMTC首次实现了半导体激光室温下直接倍频,获毫瓦级高效蓝紫光输出.     

Ce:Mn:LN晶体光折变效应的研究

一、引言 铌酸锂(LiNbO_3,简称LN)晶体具有电光效应和非线性光学效应,通过离子掺杂可以改善晶体的性能。Fe:LN晶体的研究开展得较早,已实现了全息存储,光放大及位相共轭反射镜等,但是目前Fe:LN晶体的研究尚存在许多问题,例如,晶体对氩离子激光(λ=488nm)吸收大、光源能量损失多、输出光束散射强、空间分布不均匀等,各项性能参数有待进     

Li2BaSiSe4:一种具有显著二次倍频效应的新型复合金属硒化物

红外激光变频技术急需新型的具有优良性能的非线性光学晶体,但获得能够实现大倍频和高激光损伤阈值平衡的新型红外非线性光学晶体依然是巨大的挑战,进一步的工作仍是科研工作者的研究热点.本文通过高温溶液法将高正电性的碱金属锂,碱土金属钡以及无机半导体硅与硒熔合高温反应得到了一种新型红外非线性光学晶体Li_2Ba Si Se_4,并获得了其光学性质的实验数据.经过漫反射数据转化得到的光学带隙实验值为2.47e V,2.09μm光源下的倍频效应与商业化使用的AgGaS_2相当,约为KH2PO4(KDP)的30倍.第一性原理计算还分析了它的能带结构、态密度分布等.     

介电晶体光波导的制备及其应用

介电光学晶体种类繁多,具有丰富的功能属性,在科学研究、生产生活的各个领域有着广泛的应用.光波导是基本的光学微结构之一.基于介电光学晶体的光波导结构是组成集成光子学器件的重要元件.利用飞秒激光直写或者载能离子束辐照技术,可以有效调控晶体材料局部区域的折射率分布,形成低损耗的光波导结构.本文将介绍介电晶体光波导(包括单晶薄膜)的制备方法及相关的波导性能,综述介电晶体光波导在激光产生、非线性光学频率转换、信号调制以及量子信息中的应用,并对这一领域的未来研究进行展望.     

新的非线性光学晶体——硝酸(钅兰)钕钾

硝酸(钅兰)钾[K_2La(NO_3)_5·2H_2O],简称KLN,是近年来新发现的非线性光学晶体,属正交晶系,mm2点群.透光波段为0.33～2.35μm.它的非线性系数是KDP晶体的3倍,在室温下对1.06μm和0.95μm激光可实现非临界位相匹配,而且其在一定波长范围内实现频率转换的阈值功率(λβ_θ/d_(eff))~2比KNbO_3、LBO等都低.它虽含有结晶水、易潮解,但可通过涂高聚物保护膜防止潮解和脱水,因而它是一种有应用前景的、可产生蓝绿光的新的频率转换材料,已引起人们的重视.为了进一步研究该类材料的特性,我们培育出了掺钕的KLN晶体(KLNN).在此我们将首次报道KLNN的生长特性、光谱及其他有关的性质.     

有机二阶非线性光学材料综合性能的优化策略

二阶非线性光学材料在激光技术中发挥着非常重要的作用,寻找综合性能优良的有机二阶非线性光学材料一直是材料和光学领域的前沿方向.目前的研究重点主要在于合成具有高二阶非线性光学效应和取向稳定性以及低光学损耗的非线性光学高分子材料,以更好满足高性能光学器件的制作要求.近几十年来,在多种分子模型及理论计算的支持下,科学家相继开发出许多行之有效的策略和方法,在这一领域取得了多方面重要的开拓性研究进展.本文首先介绍有机二阶非线性光学材料的核心构筑单元——生色团的设计与优化,阐述了共轭桥和电子给受体的结构对其微观二阶非线性光学性质的影响;然后结合“位分离”原理和“合适间隔基团”概念,总结了有效转换生色团的微观二阶非线性光学性质到材料宏观二阶非线性光学性能的策略和方法.在此基础上,围绕此类材料中存在的“非线性-稳定性”矛盾以及“非线性-透光性”矛盾探讨了综合性能优化的策略,从多角度归纳了分子设计的基本原则与改进方案以及分子聚集结构调控的有效途径.最后,针对该材料体系在实际应用中面临的关键挑战,对该领域未来的研究发展方向进行了讨论与展望.     

新型聚苯胺团簇的飞秒非线性吸收

发展新型的光子开关在光计算和光通讯领域里具有重要的意义.团簇——作为空间尺度,是零点几到几十纳米的原子或分子的微观和亚微观聚集体显示出与通常固体材料不同的电子和光学性质.目前,无机纳米材料大的三阶非线性光学效应已引起了国内外的重视,深入的研究可望将团簇开发成一类具有特殊性能的非线性光学材料.本文报道一种嵌埋于有机玻璃(PMMA)中的聚苯胺(PAn)团簇的飞秒非线性光学特性.采用飞秒瞬态吸收激光光谱技术分别测量了近共振和非共振条件下的PAn团簇的光激发和弛豫过程,测量结果显示出PAn团簇的量子尺寸效应导致了其具有比纯聚苯胺固体薄膜更快的光学响应过程.     

LAP单晶的介电和热释电性能研究

一、引言 L-精氨酸磷酸盐[分子式为(NH_2)_2~+CNH(CH_2)_3CH(NH_3)~+COO~-(H_2PO_4)~-·H_2O,简称LAP]是一种新近发现的优秀有机非线性光学材料,它具有非线性光学系数大,抗光伤能力强,透明波段宽,物化性能稳定等优点,特别是三倍频和四倍频有很高的转换效率,因此在红外-紫外倍频与和频领域有较高的实用价值而引人注目。由于LAP晶体的对称点群为     

新型红外非线性光学晶体探索取得新进展

<正>波长范围在2～20μm之间的中远红外激光在军事和民用方面有着极其重要的应用价值(红外对抗、激光制导、激光手术、大气监测等).产生中远红外激光的方法包括化学激光器、气体激光器、自由电子激光器、量子级联激光器和全固态激光器等方法;其中全固态激光器具有技术成熟、调谐范围宽、光束质量好等优点,是目前产生中远红外激光的主流方法.该方法需要用到非线性变频技术对成     

MMONS高非线性光学效应的量子化学研究

随着光电技术的发展,非线性光学材料的需求将日益增加,有机倍频材料,与无机材料相比,具有非线性光学系数高,光学响应快以及损伤阀值高等优点,是近年来激光材料领域的热门研究课题之一.一般认为,非线性光学效应是由于物质受光波照射后,电子在一定方向上发生移动,产生超极化效应所引起的.有机共轭体系中,分子平面化,π电子趋于离域,往往