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新型红外非线性晶体AgGaGeS4具有宽广的红外透过波段(0.45-12μm)、高的抗激光损伤阈值(230MW/cm2,30ns,9.55μm)、宽的相位匹配范围和较大的非线性系数(d31=15pm/V)等优异性能,应用前景广阔。
论文介绍了用双温区法合成AgGaGeS4多晶原料,并对其进行了XRD粉末衍射实验,发现衍射图谱与PDF卡片峰值位置一致,无杂峰:用竖式Bridgman法成功生长尺寸达φ30×60mm3的AgGaGeS4单晶棒,加工单晶元件尺寸达5×6×10mm3;对生长的单晶样品进行了红外透过率测试,AgGaGeS4晶片(厚3.6mm,未镀增透膜)在1~10μm的平均透过率高达65%。在不同实验条件下对AgGaGeS4样品进行腐蚀,观察到晶片表面特殊的形貌结构,并对其铁电畴及介电性质进行实验观察和检测,发现常温下不能利用外加电场极化法制备PPAGGS。理论上阐述了AgGaGeS4晶体的双折射相位匹配及准相位匹配技术(QPM)特性,并通过数值计算模拟了该晶体相位匹配特性,绘制了AgGaGeS4用于非线性变换过程(OPO,SFG等)的角度调谐曲线,计算了空间最佳相位匹配角、有效非线性系数、容许角和离散角等参数,这对于晶体器件研究具有重要的指导意义。
理论分析和实验结果表明,AgGaGeS4晶体在大功率中、远红外激光变频方面将会有重要应用,是一种很有前途的红外材料。