1 山东大学，晶体材料国家重点实验室，济南 250100
2 山东大学，光学高等研究中心，青岛 266237
3 西南交通大学力学与工程学院，成都 610031
压电材料在振动传感器、压力传感器和超声波压电换能器等器件技术领域有着广泛应用，探索新型压电晶体材料用于特种压电传感器件的研发具有重要意义。本文利用传统的提拉法生长出具有高熔点(~1 800 ℃)的磷酸钡镱(YbBa3(PO4)3,YbBP)新型压电晶体。X射线衍射分析表明，该晶体属于立方晶系I43d空间群，晶胞参数为a=b=c=1.043 5 nm。研究发现，该晶体沿垂直于(013)晶面的方向更容易生长。摇摆曲线半峰全宽测得为60.6″，表明生长的晶体具有较高的结晶品质。采用LCR电桥法、阻抗法和超声法测算了该晶体的相对介电常数和压电应变常数，得到晶体的相对介电常数ε11和压电应变常数d14分别为15.3和11.4 pC/N。该晶体不仅具有较好的压电性能，同时具有纯的面切变振动模态，表明该晶体在压电传感技术领域具有潜在应用。
稀土磷酸盐 提拉法 压电性能 YbBa3(PO4)3 YbBa3(PO4)3 rare earth phosphate Czochralski method piezoelectric property
1 山东大学晶体材料研究所,晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
2 齐鲁工业大学(山东省科学院)新材料研究所, 山东 济南 250014
3 山东大学光学高等研究中心, 山东 青岛 266237
四元锂-硫化合物具有较高的非线性光学(NLO)系数以及较宽的带隙,是一种具有较高应用潜力的非线性光学晶体。较高的热导率是非线性光学晶体综合性能的重要保障,可以保证非线性光学器件在实际应用中正常运行。然而,由于目前合成的四元锂-硫化合物的晶体尺寸通常较小,实验中难以测量其热导率,因此,采用第一性原理计算方法研究四元锂-硫化合物Li2BaSnS4的热导率,并通过与类似的三元硫化合物LiGaS2进行对比,探讨其晶格热导率的微观来源。研究发现,Li2BaSnS4的晶格热导率较三元硫化合物LiGaS2低,一方面是因为引入的Ba与S生成较弱的离子键,降低了声子群速度,另一方面是因为Ba的引入导致声子的非简谐效应增强。
中国激光
2021, 48(12): 1208003
1 山东大学 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
2 成都精密光学工程研究中心, 成都 610041
用点籽晶快速生长法在不同温度区间生长了四块氘含量60% DKDP晶体,观察了不同温度下晶体生长过程,同时测量了晶体的透过光谱、摇摆曲线和1053 nm激光损伤阈值。结果表明,在高温区间晶体生长外形优于低温生长的晶体。不同温区晶体的透过光谱并无明显变化,但是随着生长温度的降低,晶体的结构完整性变差,1053 nm激光损伤阈值降低。
DKDP晶体 温度 摇摆曲线 激光损伤阈值 DKDP crystal temperature rocking curve laser induced damage threshold 强激光与粒子束
2014, 26(1): 012006
山东大学 晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
加工了不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体, 测量并分析了它们的连续和主动调制激光特性。实验采用激光二极管(LD)端面泵浦的两镜直腔, 其输出镜的耦合透过率为2%。在连续运转条件下, a切和c切晶体的最大输出功率分别为733, 550 mW, 对应的光光转换效率分别为11.3%和6.7%。在声光调Q脉冲运转条件下, a切和c切晶体的最大平均输出功率分别为180, 135 mW, 对应的光光转换效率分别为2.8%和1.7%。当重复频率为10 kHz时, 获得了最佳的脉冲实验结果, 即: 最大单脉冲能量和最高峰值功率来自a切晶体, 分别为15.8 J和85 W; 最小的脉冲宽度来自c切晶体, 为153 ns。实验结果还显示, 不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体具有不同的输出波长, a切晶体为1 061 nm, c切晶体为1 068 nm, 这种多波长发射特性有助于该类晶体在THz波领域的应用。
激光晶体 Nd∶LiGd(MoO4)2晶体 主动调Q 脉冲激光 LD泵浦 laser crystal Nd∶LiGd(MoO4)2 crystal actively Q-switched pulse laser LD pumping
1 山东大学 晶体材料国家重点实验室,山东 济南 250100
2 山东大学 国防科学技术研究院,山东 济南 250100
研究了SrWO4晶体在外置谐振腔条件下对于皮秒激发脉冲的受激拉曼散射特性。采用提拉法生长了高光学质量的SrWO4晶体,尺寸为22 mm×40 mm,质量为72.3 g。利用分光光度计测量了SrWO4 晶体的室温透过光谱,其透过短波限为260 nm,长波限大于3200 nm,因此可在较宽波长范围内实现拉曼激光频移。当激发源为脉宽40 ps的Nd:YAG锁模激光时,多波长拉曼输出的总转换效率达到73%,最大输出能量2.58 mJ;1180 nm一级斯托克斯拉曼输出的最高转换效率为38%,最大输出能量1.04 mJ;1324 nm二级斯托克斯拉曼输出的最高转换效率为19.3%,最大输出能量0.39 mJ。实验表明,SrWO4晶体具有易生长、透光波段宽、增益系数大、转换效率高等优点,是一种有实际应用前景的固体拉曼介质。
非线性光学 SrWO4晶体 受激拉曼散射 外置谐振腔 转换效率
1 山东大学 晶体材料国家重点实验室,山东 济南 250100
2 山东大学 国防科学技术研究院,山东 济南 250100
为了实现新波长、高效率的激光输出,建立了外腔型拉曼实验装置并对YVO4晶体进行了测量。采用提拉法生长了最大尺寸为28 mm×40 mm,质量为126 g的高光学质量YVO4晶体,以脉冲宽度为40 ps的Nd:YAG锁模激光器作为激发源,研究了YVO4晶体的外腔拉曼输出特性。结果显示,该激光器多波长输出的总转换效率达到51.4%,最大输出能量为2.21 mJ;1 175 nm一级斯托克斯拉曼输出的最高转换效率为32%,最大输出能量为0.57 mJ;1 313 nm二级斯托克斯拉曼输出的最高转换效率为12.3%,最大输出能量为0.36 mJ。结果表明,采用外腔型结构可使YVO4晶体的拉曼输出性能显著提高。
拉曼激光器 受激拉曼散射 外置谐振腔 YVO4晶体 斯托克斯激光 转换效率 Raman laser stimulated Raman scattering external resonator YVO4 crystal Stocks laser conversion efficiency
1 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
2 山东大学国防科学技术研究院, 山东 济南 250100
采用腔外单次通过方式, 实现了BaWO4晶体的高效受激拉曼散射(SRS)。当抽运光为532 nm皮秒激光脉冲时获得了5级斯托克斯线(559.64 nm,590.26 nm,624.42 nm,662.76 nm,706.18 nm)和3级反斯托克斯线(463.42 nm,484.24 nm,507.04 nm), 测量了BaWO4晶体各级拉曼散射谱线的阈值和增益系数, 受激拉曼散射的整体转换效率高达78%。当抽运光为355 nm皮秒激光脉冲时观察到3级斯托克斯线(366.52 nm, 379.40 nm, 393.22 nm), 根据一级斯托克斯线的抽运阈值得到相应的拉曼增益为51.8±2.7 cm/GW。实验表明BaWO4晶体具有易生长、透光波段宽、抗光损伤能力强、增益系数大等优点, 有望在全波段可见激光的产生方面获得重要应用。
非线性光学 受激拉曼散射 单次通过 BaWO4晶体 增益系数 转换效率
1 山东大学,晶体材料国家重点实验室,济南,250100
2 中国工程物理研究院,上海激光等离子体研究所,上海,201800
3 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
利用"点籽晶"快速生长技术生长了掺杂硫酸钾(K2SO4)的磷酸二氢钾(KDP)晶体,并对硫酸根类杂质离子对晶体的结构及光学质量的影响进行了研究.结果表明:在掺杂相对含量为50×10-6条件下,K2SO4开始对KDP晶体产生一定影响,主要表现在不同扇形区域的结构略有改变,其原因主要在于硫酸根与KDP晶体各扇形结构有关;杂质粒子对晶体透过率、单轴性没有明显影响,但是热膨胀系数增大,光损伤阈值略有降低.
KDP晶体 硫酸根 掺杂 光学质量
山东大学,晶体材料国家重点实验室,晶体材料研究所,山东,济南,250100
研究了几类可能出现在KDP晶体的生长溶液中的有机物杂质和无机阴离子杂质基团对KDP晶体散射、透过率、光损伤阈值等光学质量的影响,结果表明,不同种类的杂质的影响并不相同,造成这一结果的根本原因在于杂质离子的结构及其与晶体表面原子成键能力的不同.
杂质 KDP晶体 光学质量 Impurities KDP crystal Optical properties
