掺杂BaAlBo3F2晶体的生长及性能研究

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BaAlBO3F2(简称BABF)晶体是一种新型非线性光学晶体,在Nd∶YAG1064nm基波光的三倍频(355nm)输出领域有着良好的应用前景。但是BABF晶体的双折射率较小,使其最短直接倍频波长为273nm,限制了BABF晶体在紫外波段的应用。本文通过对BABF晶体进行掺杂以增加晶体的双折射率,从而使BABF晶体的最短直接倍频波长紫移,拓宽其应用波段。   主要内容如下:   1、使原料中Ga2O3∶Al2O3=1∶1,采用优化的B2O3-LiF-NaF助熔剂体系,通过中部籽晶法生长出尺寸为35×30×20mm3的Ga掺杂BABF晶体。此晶体的化学式为BaAl0.64Ga0.36BO3F2,Ga的分凝系数达0.7。   2、对Ga掺杂BABF晶体的光学性能进行了表征。该晶体在大于300nm波长范围内透过率保持在80%以上,光学均匀性为10-5量级,体弱吸收值为280.3ppm/cm,激光损伤阈值为4.44GW/cm2(激光波长1064nm,脉宽5ns,频率1Hz),测试结果表明该晶体具有较好的光学质量。   3、Ga掺杂使BABF晶体的最短直接倍频波长从273nm紫移至259.5nm,实现了四倍频(266nm)激光输出。   4、采用优化的B2O3-LiF-NaF助熔剂体系,在原料中分别掺入20%Sc和20%Bi,通过中部籽晶法生长出尺寸为20×20×20mm3的Sc掺杂BABF晶体及尺寸为6×6×6mm3的Bi掺杂BABF晶体。Sc和Bi的分凝系数约为0.015。对Sc掺杂BABF晶体的结构、透过光谱、激光损伤阈值和粉末倍频效应进行了表征。采用垂直入射法测定了Sc掺杂BABF晶体的折射率,结果表明该掺杂浓度下BABF的双折射率无显著变化。
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