采用高温熔融-自发结晶法成功获得一种新型混合金属硫化物Ba7AgGa5S15。该化合物结晶于非中心对称的P31c空间群(No.159), 晶胞参数为a=0.964 53(10) nm, c=1.805 9(4) nm, Z=2。其结构是由［Ga4S10］T2超四面体与［AgS4］四面体共顶点连结形成的含有18元环孔道的三维网状框架, 孤立的［Ga(2)S4］四面体填充在孔道中, Ba2+填充在该三维框架结构的空隙当中。第一性原理计算研究了该化合物的电子结构、态密度、双折射率、二阶非线性光学系数, 以及倍频密度。结果表明, 该化合物具有大的光学带隙(3.76 eV), 其带隙主要由S 3p, Ba 5d和Ga 4s轨道决定; 其d33方向上的倍频系数约为AgGaS2的0.4倍, 主要倍频贡献来源于［AgS4］和［GaS4］四面体。该研究表明在Ag-Ga-S体系中引入Ba2+, 形成的Ba7AgGa5S15表现出比AgGaS2更宽的带隙, 有利于产生高的激光损伤阈值(LDT)。

锶镉锗硒(SrCdGeSe4)晶体是近期被发现的一种性能优异的新型红外非线性光学材料。本研究采用自制的双温区管式炉成功合成出SrCdGeSe4多晶, 单次合成量达到300 g; 采用坩埚下降法首次生长出SrCdGeSe4单晶, 尺寸为27 mm×80 mm; 通过定向、切割和抛光等程序, 得到几个不同尺寸的定向SrCdGeSe4晶片, 选取一片8×8×2 mm3双面抛光(110)晶片测试了摇摆曲线、红外透过光谱和激光损伤阈值。结果显示: (220)摇摆曲线半峰宽为44.8″, 该晶体的短波透过截止边为596 nm, 且在1~14 μm波长范围内透过率超过68%; 另外, 晶体在Nd∶YAG脉冲激光, 脉宽5 ns, 重复频率1 Hz, 光斑直径0.15 mm测试条件下, 激光损伤阈值为530 MW/cm2。

中红外非线性光学晶体通过典型的变频技术可高效输出中红外激光, 是中红外激光器的重要部件, 在**和民用领域有着广泛的应用。目前有实际应用前景的中红外非线性光学材料大多是由四面体基元构成结构框架的四配位硫属化合物。本文回顾了21种代表性四配位硫属化合物的晶体结构、光学性能, 以及理论计算结果, 分析总结了四配位硫属中红外非线性光学晶体的晶体结构与光学性能之间的关系, 这对探索性能优异的新型中红外非线性光学晶体具有重要指导意义。

将二维材料硒化钨(WSe2)与聚合物聚乙烯醇(PVA)混合制成饱和吸收体薄膜, 在掺铒保偏光纤激光器中实现了稳定的调Q运转。全保偏的腔体能够最大程度减少环境对激光腔双折射的扰动, 在此基础上, 研究了硒化钨聚乙烯醇(WSe2-PVA)饱和吸收体薄膜在调Q运转中的稳定性。研究发现, 当材料中的热量累积到一定阈值后, 聚合物基底材料首先进入熔融状态, 随后热量在薄膜中进一步累积, 导致硒化钨受热损坏, 表现为饱和吸收体薄膜的损耗急剧增加。

开展了一种红外和可见波段非线性光学性能测试研究。 该研究基于二阶非线性光学原理, 结合光电信号探测技术, 提出了一种采用红外OPO激光以及把倍频光及其他光效应产生的光通过谱仪分光并结合CCD阵列探测器加以区分探测的新检测方案。 主要解决了测试使用1 064 nm光源时, 材料的倍频信号532 nm被样品吸收后而探测不到倍频信号的缺点, 以及准确测量了倍频信号强度, 排除了其他光学效应产生的噪声干扰。 其特点是采用1 064和1 905 nm的双波长激光替代单一波长的激光源, 该方案能适用于可见和红外非线性材料光学性能的测试。 研究工作包括测试系统组成, 工作原理和测试方法, 并给出了采用本方法测试KTP, KDP, AGS以及几种新的红外非线性材料的实验结果, 并且发现了几种有前途的非线性光学晶体材料。 研究结果表明本方法具有稳定可靠、判别精度高、 操作简单等优点, 可以有效地定性或半定量测试材料的可见-红外非线性光学性能, 为研究可见、 红外乃至紫外二阶非线性光学材料提供重要的测试手段。