鉬酸碲銫和鎢酸碲鋰晶體的生長、結構及性能研究.pdf

1、激光技術是現(xiàn)代社會不可缺少的技術之一，在科研、工業(yè)、顯示、醫(yī)療等領域具有重要而廣泛的應用。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頻率轉換獲得，相應的晶體即為非線性光學頻率轉換晶體。不同波長的激光頻率轉換需要采用不同的介質（非線性光學晶體），目前應用于紫外-可見-近紅外波段的頻率轉換晶體已經(jīng)相當成熟且商品化，但是應

2、用于深紫外和中遠紅外波段的材料還存在各種問題，是目前二階非線性光學晶體研究的難點和重點。
　　近年來利用畸變的多面體合成新的具有非中心對稱結構的晶體材料以及探索其在非線性光學頻率轉換方面的應用是研究熱點。最近引起人們強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。我們課題組率先采用助熔劑法生長了厘米級的單斜相BaTeMo2O9晶體并研究了其線性和非線性光學性能，結果表明其是一種潛在的二階非線性光學晶體?？紤]到低對稱性（單斜晶系，P21空間群）帶來的不便，本論文第二章主要對屬于六方晶系的Cs2TeMo3O12晶體的助熔劑生長和二階非線性光學性能進行了較為全面的研究。而第三章則主要對Li2CO3-TeO2-WO3體系進行了較為詳細探索，首次獲得了Li2Te

4、W2O9和Li2TeW9O30兩種晶體，并對Li2TeW9O30晶體的結構進行了解析，并對其性能進行了初步研究。
　　本論文的主要研究內容和結果如下:
　　(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效應、二階非線性光學晶體材料、助熔劑晶體生長技術等。重點總結歸納了近年來國內外關于含碲鉬/鎢酸鹽非中心對稱結構晶體材料的研究進展，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，其透過接近80％。測量了晶體的折射率，發(fā)現(xiàn)其屬于負單軸晶，能夠實現(xiàn)Ⅰ類位相匹配，并計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)測量了CTM晶體的所有二階非線性光學系數(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。計算了Ⅰ類位相匹配條件下CTM晶體的有效非線性光學系數(shù)。1064nm→532 nm時，CTM的有效非線性光學系數(shù)為4.6 pm/V，是KTiOPO4晶體的1.4倍及LiB3O5晶體的4.3倍。探討了結構-性能的關系，分析了Te-O和Mo-O多面體的鍵長鍵角情況、計算了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系數(shù)d33的根本原因。

7、r>　　(3)對Li2CO3-TeO2-WO3體系進行了探索，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°。倍頻測試表明，Li2TeW2O9具有較強的粉末倍頻效應，屬于非中心對稱結構，可能是一種潛在的非線性光學晶體材料。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行