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新型红外非线性光学晶体研究进展

陶绪堂

  红外非线性光学晶体主要包括两大类:黄铜矿结构的ABC_2(A=Cu,Ag;B=Al,Ga,In;C=S,Se,Te)和纤锌矿结构的ABC_2(A=Li;B=Al,Ga,In;C=S,Se,Te)。黄铜矿结构非线性光学材料主要有:Ag-GaS_2、AgGaSe_2、ZnGeP_2等,其缺点是:热膨胀的各向异性大,热导率较低,晶体长大困难;虽然他们具有较大的非线性光学系数,但由于其能隙较窄从而导致其在近红外波段具有较强的线性吸收和双光子吸收,并伴随产生强烈的热效应,这就限制了其不能使用高能、短波长(1μm以下)的激光泵浦。ZnGeP_2晶体非线性光学系数大(72pm/V),但它在近红外区存在的残余吸收使得其必须采用波长大于2μm的激光进行泵浦,而2μm的激光光源较难获得,这就使ZnGeP_2晶体的应用受到了较大的限制;AgGaS_2、AgGaSe_2晶体虽然吸收小,但同样存在热膨胀的各向异性;低的声子能量导致其热导率较小,限制了其在连续激光方面的应用。纤锌矿结构的含锂非线性光学晶体LiInS_2,具有优良的热学性能和非线性光学性质,其带隙较大(E_g=3.61eV),因而LiInS_2晶体具有较高的激光损伤阈值。近年来,俄罗斯、法国、德国、丹麦、立陶宛等国家的科学家系统地研究了LiInS_2和LiInSe_2系列晶体的生长及性能。本报告将在总结国内外红外非线性光学晶体最新发展的基础上,着重介绍山东大学晶体材料国家重点实验室最近几年在红外非线性光学晶体方面的研究进展。……