1 中国科学院合肥物质科学研究院，安徽光学精密机械研究所，安徽省光子器件与材料重点实验室,合肥 230031
2 中国科学技术大学，合肥 230026
碲化锌(ZnTe)非线性晶体是一种常用的产生和探测太赫兹(THz)波的电光材料，在THz探测和成像等领域具有重要的应用价值。然而，目前制备高质量、大尺寸的ZnTe晶体仍然面临挑战。本文采用压力辅助的垂直布里奇曼法，成功生长出尺寸为40 mm×140 mm的完整ZnTe单晶棒，并对其晶体结构、结晶质量、光学与电学性能进行了表征和分析。针对Te夹杂相对晶体性能的影响，初步探索了ZnTe晶体的退火工艺。研究结果表明，在850 ℃、Zn气氛下退火200 h，晶体在可见-近红外波段(400~2 500 nm)的透过率达到62%，电阻率为104 Ω·cm，在0.2~2 THz的吸收系数为5~15 cm-1。测试及分析结果为实现高质量ZnTe晶体的制备提供了参考。
ZnTe晶体 晶体生长 垂直布里奇曼法 退火 太赫兹 非线性晶体 电光材料 ZnTe crystal crystal growth vertical Bridgman method annealing terahertz nonlinear crystal electro-optical material
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
新型长波红外材料 PbGa6Te10 具有折射率高 (>3)、红外透光范围广 (1.4～22.3μm)、稳定性和机械性能较好等优点, 具有较大的应用潜力。 但 PbGa6Te10 为非同成分共熔体, 极易导致成分偏析, 形成杂相等。 采用振荡辅助单温区法合成了优质多晶, 由垂直布里奇曼法生长出了长度达 100 mm、最大直径为 26 mm 的 PbGa6Te10 单晶棒。对生长出的晶体进行了 X 射线粉末衍射、摇摆曲线、热重差热分析和透过率等测试。结果表明所生长出的晶体为 PbGa6Te10 单晶; 结晶性较好, 半峰 宽 (FWHM) 为 0.214°; 晶体具有良好的热稳定性; 根据漫反射吸收曲线计算得 到 PbGa6Te10 的带隙值为 1.01 eV; 透过率曲线表明在 2.5～22.3μm 波段平均透过 率约 28%。
晶体生长 长波红外材料 布里奇曼法 振荡辅助 crystal growth long-wave infrared materials PbGa6Te10 PbGa6Te10 Bridgman method oscillation-assistance
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院合肥物质科学研究院所先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230031
粉末压片与晶体测试结果存在较大差异,表现为粉末压片无法测出预期的晶体红外透过光谱,且其在晶体的红外截止波段会出现异常透过峰。从原理上分析了上述现象,并通过简化晶体红外介电性能的理论模型,提出了一种基于多晶粉末透射谱测定晶体红外介电性能的方法。用该方法对AgGaS2、ZnGeP2晶体的红外介电性能(如红外截止波长、长光学声子横模频率)进行了测定,结果与直接测量单晶基本一致。本研究对探索新型红外功能晶体材料具有重要意义。
材料 介电性能 振子模型 非线性拟合 截止波长 光学学报
2020, 40(24): 2426001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230026
利用压力辅助法合成批量、高纯CdSe多晶原料, 进行籽晶定向高压布里奇曼法生长, 制备出(50~55) mm×(80~100) mm高品质单晶棒, 加工出多相位匹配角度、多规格尺寸(6~8)2×(40~50) mm3 晶体元件。元件在2.1 μm、2.6 μm、10.8 μm等多波段o、e偏振光测试下, 吸收系数分别≤0.02 cm-1、≤0.02 cm-1、≤0.01 cm-1, 通过光参量振荡实验, 元件在10.1~10.8 μm波段实现1.05 W 长波红外激光输出。
硒化镉晶体 压力辅助布里奇曼法 光参量振荡 非线性晶体 CdSe crystal pressure assisted Bridgman technique optical parametric oscillation nonliner crystal
红外与激光工程
2020, 49(4): 0418001
中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
对红外非线性光学晶体Na2 Ge2 Se5 的非线性性质进行了研究。计算了主平面内倍频调谐曲 线, 0.946 μm、1.064 μm、1.1319 μm泵浦情况下的倍频空间调谐曲线以及和频产生0.589 μm激光的 匹配曲线,并对计算结果进行了分析比较。所得结果可为Na2 Ge2 Se5 晶体用于特定波长激光器,设计新波段提供理论依据。
非线性光学 相位匹配 二次谐波 和频 nonlinear optics phase matching Na2 Ge2 Se5 Na2 Ge2 Se5 second-harmonic generation sum-frequency generation
中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
对红外非线性光学晶体GaSe的非线性性质进行了研究。计算 模拟了1.064 μm、2.05 μm、2.79 μm泵 浦情况下I、II类相位匹配情况下GaSe晶体的相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角和泵浦波波长的 关系。同时计算了晶体激光光参量震荡和倍频波波长和相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角的关系。对计算结 果进行了分析比较。所得结果对于GaSe晶体用于特定波长激光器设计新波段提供了理论依据。
非线性光学 相位匹配 允许角 走离角 nonlinear optics phase matching GaSe GaSe allowing angle walk-off angle
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心, 安徽 合肥 230031
高脉冲能量中红外激光在远程大气探测和目标识别中有着重要的应用，为了获得高脉冲能量的中红外激光输出，选用自主生长的ZnGeP2(ZGP)晶体作为中红外参量非线性晶体，晶体采用Ⅰ型相位匹配，切割角度为55°，利用自行研制的2.09 μm La3Ga5SiO14(LGS)电光调Q Cr,Tm,Ho:YAG激光器作为ZGP光参量振荡器(OPO)的抽运源。光参量振荡器采用对抽运光具有反射的双程抽运结构以提高转换效率，采用脉宽约35 ns的2.09 μm调Q钬激光直接抽运ZGP-OPO，在单谐振振荡结构下获得了脉冲能量为5.9 mJ的4.8 μm中红外激光输出，光光转换效率为13.1%，斜率效率为17%；在双谐振振荡结构下获得了脉冲能量为9 mJ的3.7 μm和4.8 μm中红外激光输出，光光转换效率为23.9%，斜率效率为26.7%。
激光器 中红外激光 光参量振荡器 电光调Q Cr
中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
红外非线性晶体材料CdSe具有透光波段宽广,吸收系数低等优点, 在中长波尤其是 8～12μm红外波段的频率转换 方面有广阔的应用前景,目前已引起国外众多科研机构的极大重视。采用高温元素反应法直接合成 CdSe 多晶料, 利用温度梯度熔体区熔法生长出 CdSe 单晶,晶体棒毛坯尺寸达Φ19×70 mm; 通过X射线粉末衍射、感应耦合等离子 体质谱等对多晶原料进行成分分析,原料纯度可达5N; 利用低倍率红外显微镜、红外分光光度计检测了晶体的基本光学性能, 3～20μm波段晶体平均吸收系数α约为0.08 cm-1, 品质良好,已能满足激光实验要求。
材料 温度梯度熔体区熔法 单晶生长 非线性 materials CdSe CdSe temperature gradient solution zoning method crystal growth nonlinear properties
中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽,合肥,230031
在一台小型连续波(CW)CO2激光器上用光栅调谐获得了从9.23～10.65 μm范围内20条谱线输出,用一片8 mm×8 mm×15 mm红外非线性光学晶体AgGaSe2实现了上述谱线的二倍频输出.实验测得10P(20)谱线的倍频光输出为2.1 μW,相位匹配接收外角△θ外·L=2.1°·cm.
非线性光学 连续波(CW)CO2激光 AgGaSe2晶体 倍频 nonlinear optics continuous-wave（CW） CO2 laser AgGaSe2 crystal frequency doubling
