鉬酸碲銫和鎢酸碲鋰晶體的生長、結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、激光技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的技術(shù)之一，在科研、工業(yè)、顯示、醫(yī)療等領(lǐng)域具有重要而廣泛的應(yīng)用。一些波長的激光可以通過激光器（固體激光器、液體激光器和氣體激光器）直接產(chǎn)生，比如808 nm和1064nm，但還有一些重要的激光波長不能直接獲得，需要通過非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換獲得，相應(yīng)的晶體即為非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換晶體。不同波長的激光頻率轉(zhuǎn)換需要采用不同的介質(zhì)（非線性光學(xué)晶體），目前應(yīng)用于紫外-可見-近紅外波段的頻率轉(zhuǎn)換晶體已經(jīng)相當(dāng)成熟且商品化，但是應(yīng)

2、用于深紫外和中遠(yuǎn)紅外波段的材料還存在各種問題，是目前二階非線性光學(xué)晶體研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。
　　近年來利用畸變的多面體合成新的具有非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的晶體材料以及探索其在非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換方面的應(yīng)用是研究熱點(diǎn)。最近引起人們強(qiáng)烈興趣的兩類離子分別是d0過渡金屬離子(如Mo6+、W6+、V5+、Nb5+、Zr5+)和含有未成鍵孤對(duì)電子的主族離子(如I5+、Te4+、Se4+和Sn2+)，它們與氧配位形成畸變多面體的根本原因是發(fā)生了secon

3、d-order Jahn-Teller效應(yīng)。我們課題組率先采用助熔劑法生長了厘米級(jí)的單斜相BaTeMo2O9晶體并研究了其線性和非線性光學(xué)性能，結(jié)果表明其是一種潛在的二階非線性光學(xué)晶體?？紤]到低對(duì)稱性（單斜晶系，P21空間群）帶來的不便，本論文第二章主要對(duì)屬于六方晶系的Cs2TeMo3O12晶體的助熔劑生長和二階非線性光學(xué)性能進(jìn)行了較為全面的研究。而第三章則主要對(duì)Li2CO3-TeO2-WO3體系進(jìn)行了較為詳細(xì)探索，首次獲得了Li2Te

4、W2O9和Li2TeW9O30兩種晶體，并對(duì)Li2TeW9O30晶體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析，并對(duì)其性能進(jìn)行了初步研究。
　　本論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)闡述了本論文的研究背景及意義簡要介紹了非線性光學(xué)效應(yīng)、二階非線性光學(xué)晶體材料、助熔劑晶體生長技術(shù)等。重點(diǎn)總結(jié)歸納了近年來國內(nèi)外關(guān)于含碲鉬/鎢酸鹽非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)晶體材料的研究進(jìn)展，指出了本論文研究的意義所在。
　　(2)系統(tǒng)研究了Cs2TeMo3O12(CTM)

5、晶體的助熔劑生長、線性及二階非線性光學(xué)性能。研究了CTM晶體的透過光譜，發(fā)現(xiàn)其在450-5300nm的范圍具有良好的透過，特別是在紅外波段1-4μm范圍內(nèi)，其透過接近80％。測(cè)量了晶體的折射率，發(fā)現(xiàn)其屬于負(fù)單軸晶，能夠?qū)崿F(xiàn)Ⅰ類位相匹配，并計(jì)算了不同波長基頻光入射條件下的位相匹配角度。采用馬克條紋法(Maker Fringe)測(cè)量了CTM晶體的所有二階非線性光學(xué)系數(shù)張量分量，得到d15=6.8 pm/V、d31=6.8 pm/V、d32=

6、6.8 pm/V、d33=6.5 pm/V。計(jì)算了Ⅰ類位相匹配條件下CTM晶體的有效非線性光學(xué)系數(shù)。1064nm→532 nm時(shí)，CTM的有效非線性光學(xué)系數(shù)為4.6 pm/V，是KTiOPO4晶體的1.4倍及LiB3O5晶體的4.3倍。探討了結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系，分析了Te-O和Mo-O多面體的鍵長鍵角情況、計(jì)算了TeO3和MoO6多面體的畸變大小，發(fā)現(xiàn)其大的局域偶極矩以及沿c向大的凈偶極矩是其具有較大的非線性光學(xué)系數(shù)d33的根本原因。

7、r>　　(3)對(duì)Li2CO3-TeO2-WO3體系進(jìn)行了探索，首次獲得了Li2TeW2O9和Li2TeW9O30兩種晶體。類比Na2TeW2O9，合成了Li2TeW2O9，擬合了其晶胞參數(shù)，得到a=13.135(A)，b=7.322(A)，c=30.797(A)，β=95.074°。倍頻測(cè)試表明，Li2TeW2O9具有較強(qiáng)的粉末倍頻效應(yīng)，屬于非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可能是一種潛在的非線性光學(xué)晶體材料。而Li2TeW9O30則屬于單斜晶系，P21

8、/c空間群，晶胞參數(shù)為a=29.2204(11)(A)，b=7.2402(3)(A)，c=10.1526(4)(A)，β=94.20°，Z=4。采用助熔劑法進(jìn)行晶體生長，獲得了尺寸為17 mm×8mm×3mm的透明單晶。晶體的可見-近紅外-中紅外透過光譜測(cè)試表明，Li2TeW9O30晶體在490-4500nm的波長范圍具有很高的透過率。熱分析表明，Li2TeW9O30晶體在730℃非一致熔融，說明Li2TeW9O30需要采用助熔劑法進(jìn)行