碱金属硼酸盐和硅酸盐紫外光电功能晶体的设计、生长与性能评估.pdfVIP

摘要 晶体材料基于微观上周期排列的点阵结构，能够产生丰富的线性/非线性光学性能。 目前，光学晶体材料，尤其是截止边低至紫外（200nm-400nm ）及深紫外（200nm ）区 域的光电功能晶体材料成为了国际材料学领域的研究热点。本文结合晶体学研究现状， 以碱金属/碱土金属硼酸盐和硅酸盐光学晶体为主要研究方向，内容涵盖结构基元的筛 选，新型光电功能晶体的探索，晶体生长及性能评估。主要研究内容如下： (1) K Sr Li Al B O F 晶体生长及性能评估 3 3 2 4 6 20 使用顶部籽晶法生长了 K Sr Li Al B O F 晶体的厘米级单晶，切得了（001 ）和（010 ） 3 3 2 4 6 20 方向的透明晶片，利用（001 ）面得到了其透过光谱、变温双折射率、激光损伤阈值和热 膨胀系数。并且利用（001 ）面进行了Nd ：YAG 激光器的倍频（532nm ）激光输出，利 用（010 ）面进行了Nd ：YAG 激光器的四倍频（266nm ）激光输出。研究发现，该晶体 截止边低至 190nm，双折射率在 20-100 ℃范围内对温度不敏感，约为 0.061@532 nm 。 2 。计算得到的走离 在 1064nm 波长 10μs 脉冲激光下激光损伤阈值较大，为 18.6GW/cm 角较小，在 1.9°-2°之间。测试结果表明 K Sr Li Al B O F 是良好的四倍频非线性光学 3 3 2 4 6 20 晶体。 (2) K B O 晶体的生长及性能评估 5 19 31 利用顶部籽晶法得到了透明的 K B O 单晶，测试了其粉末 X 射线衍射图谱 5 19 31 （PXRD ）、红外光谱（IR ）、透过光谱（TS ）和热重差热图谱（TG-DSC ），并且利用第 一性原理计算得到了K B O 的能带结构图及计算双折射率。K B O 带隙为 5.43 eV， 5 19 31 5 19 31 截止边低至 180 nm。PXRD 和 TG-DSC 图谱显示K B O 是同成分熔融化合物，这有 5 19 31 利于晶体生长。计算结果表明 K B O 拥有良好的双折射率（0.05@1064 nm ）。实验结 5 19 31 果表明 K B O 是一种潜在的深紫外双折射晶体。 5 19 31 (3) M Si O （M=K ，Rb ，Cs ）系列非线性光学晶体的合成与性能评估 6 10 23 四例M Si O （M=K ，Rb ，Cs ）体系非中心对称硅酸盐被得到，对Rb Si O 和 6 10 23 6 10 23 Cs Si O 进行了性能测试，Rb Si O 能够实现相位匹配，倍频效应适中，约为 1.2 倍 6 10 23 6 10 23 KDP ，而 Cs Si O 虽然不能实现相位匹配，但同样表现出较大的倍频效应（1.2 倍 KDP ）。 6 10 23 调研