1 天津理工大学材料科学与工程学院功能晶体研究院，天津 300384
2 山东大学晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100
Nd3+离子由于其独特的能级结构，在近红外激光应用方面受到了广泛关注。硅酸镓钙铌（CNGS）晶体作为硅酸镓镧体系的一员，具有较好的力学性能和热学性能。使用提拉法生长了Nd3+掺杂的CNGS晶体，直径为30 mm，等径部分长度为45 mm，并对其折射率、吸收光谱、发射光谱等光学性能进行了表征。使用880 nm泵浦光，沿b向获得了1065 nm的激光输出，泵浦功率为6.69 W时激光输出功率为1.88 W，转换效率为28.1%。
激光光学 晶体生长 提拉法 Ca3NbGa3Si2O14 钕离子 激光 中国激光
2023, 50(22): 2201009
Author Affiliations
Abstract
1 Tianjin Key Laboratory of Functional Crystal Materials, Institute of Functional Crystals, School of Materials Science and Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China
2 State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
Dysprosium-doped orthorhombic yttrium aluminate ( or Dy:YAP) single crystals were grown by the Czochralski method with a size of . Based on the measurements of spectra and theoretical analysis, the white-light emission was investigated with different doping concentrations. The optimal white emission was achieved at doping concentration of 1.0% under 450 nm excitation. Combining with residual pumping light, the white-light output was successfully obtained with Commission Internationale de l´Eclairage (CIE) coordinates x, y, the color temperature of 4000 K, and the largest fluorescence quantum yield of 46.9%. With the development of the GaN laser diode, the Dy:YAP single crystal has proven applicable in white-light-emitting diodes.
Dy:YAP crystal white-light emitting large crystal growth Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051602
1 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
2 天津理工大学功能晶体研究院, 天津 300384
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。
平面共轭构型 非线性光学晶体 碳酸盐 硝酸盐 胍盐 氰尿酸氢盐 巴比妥酸氢盐 planar conjugated configuration nonlinear optical crystal carbonate nitrate guanidine cyanurate barbiturate 人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1588
1 中国科学院福建物质结构研究所，福州 350002
2 天津理工大学功能晶体研究院，天津 300384
ZnGeP2晶体在9~10 μm的光学吸收限制了其在中远红外波段的应用，该波段吸收与其晶格振动有关。本文通过理论计算与实验相结合的方法，解释了晶体红外截止边和9 μm附近吸收峰的物理机制。通过布里奇曼法生长出ZnGeP2单晶，并测试生长得到的ZnGeP2晶体的变温拉曼光谱和变压拉曼光谱，基于第一性原理方法计算了ZnGeP2布里渊区中心的振动频率，并计算了不同压力下晶体的晶格常数和拉曼位移峰的位置。实验结果与理论计算结果表明：温度升高使得其振动模发生红移，且振动模强度减弱，半峰全宽变大，而压力增大则会引起ZnGeP2晶体振动模发生蓝移，振动模强度减弱，半峰全宽变大。
拉曼光谱 红外吸收 变温变压 第一性原理 多声子吸收 晶格振动 ZnGeP2 ZnGeP2 Raman spectroscopy infrared absorption variable temperature and pressure first-principle multiphonic absorption lattice vibration
1 中国科学院福建物质结构研究所，福州 350002
2 中国科学院大学，北京 100049
ZnGeP2晶体在1~2.5 μm有几个吸收峰，此波段的吸收峰主要是由于点缺陷VP、GeZn和VZn引起的，这些光学吸收严重影响ZnGeP2晶体在光参量振荡器中的应用性能。针对ZnGeP2在此波段的光学吸收，基于电子-原子核散射理论，通过理论计算模拟电子辐照来寻找合适的辐照条件，对布里奇曼法生长出的ZnGeP2单晶分别进行退火热处理和电子辐照处理，并采用红外光谱仪和综合物理性能测量系统测试不同条件下ZnGeP2晶体的红外吸收光谱、霍尔系数和载流子浓度。结果表明退火热处理能有效减少ZnGeP2晶体在1.2 μm和1.4 μm附近的光学吸收，而电子辐照处理有利于减少ZnGeP2晶体在2.0 μm附近的光学吸收，实验结果与计算结果一致。
点缺陷 布里奇曼法 红外吸收 霍尔效应 ZnGeP2 ZnGeP2 point defect Bridgman method IR absorption spectrum Hall effect
1 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国福建光电信息科学与技术创新实验室, 福州 350108
红外非线性光学晶体可以通过频率转换输出中远红外激光, 在**和民用领域都具有重要的应用。硫属化物和磷属化物皆是优秀的中远红外非线性光学材料的候选体系, 近二十年来, 硫属非线性光学材料得到了广泛研究和应用, 然而对磷属非线性光学材料的研究还相当匮乏。本文从新材料探索方面, 综述了目前已经报道的磷属非线性光学材料的研究进展, 按照晶体结构将其分为三大类, 即经典的黄铜矿型结构、同原子键结构以及其他四面体堆积结构。主要讨论了这些化合物的晶体结构、非线性光学性能以及构效关系。最后探讨了磷属红外非线性光学晶体未来的发展方向。
红外非线性光学晶体 磷属化物 中远红外激光 黄铜矿型 同原子键 四面体堆积 infrared nonlinear optical crystal pnictide mid- and far-infrared laser chalcopyrite homoatomic bond tetrahedra unit
1 福建工程学院 数理学院, 福州 350108
2 中国科学院福建物质结构研究所 光电材料化学与物理重点实验室, 福州 350002
研究了中心对称晶体中的三阶非线性频率转换, 并在这类晶体中实现了紫外激光的有效输出.确定了负单轴晶体的相位匹配角公式及相应的相位匹配角.选择带有离域共轭π键的冰洲石晶体和α-BBO晶体进行实验.以飞秒激光作为基频光, 在Ⅱ类相位匹配方式下, 利用α-BBO晶体获得了最高单脉冲能量为37.6 μJ的266 nm紫外三次谐波, 最高转换效率为2.5%; 利用冰洲石晶体获得了最高单脉冲能量为19.3 μJ的266 nm紫外三次谐波, 最高转换效率为1.25%.该研究验证了利用中心对称晶体的三阶非线性效应直接获得紫外激光的可行性和获得深紫外激光的可能性, 为紫外非线性晶体的探索和深紫外激光的研究提供参考.
三次谐波 中心对称晶体 紫外激光 非线性频率变换 冰洲石 α-BBO晶体 Third-harmonic Centrosymmetric crystal UV laser Nonlinear frequency conversion Calcite crystal α-BBO crystal
