摘要
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)应用方面具有很大的潜力。本文对BABF进行了晶体生长、性能测试和缺陷研究，并通过Ca3+掺杂BABF晶体，增大了晶体的双折射率，以期望能扩展晶体的应用波段范围。主要工作如下： ⑴BABF晶体生长和性能测试。采用B2O3-LiF-NaF助熔剂体系、中部籽晶法生长BABF晶体，生长出的晶体的最大尺寸达到50×45×30mm3；对BABF晶体的弱吸收性能进行了表征，实验结果显示BABF晶体体内的弱吸收均值为115ppm/cm；对BABF晶体的结构进行了重新解析，结果为空间群P62c，晶胞参数：a=4.8770(7)A，c=9.3824(19)A，Z=2，用Maker条纹法测定了P62c新空间群下晶体非线性光学系数为d22=3.178d36(KDP)=1.24pm/V。 ⑵BABF晶体缺陷性能研究。利用同步辐射白光X射线形貌术和化学侵蚀法研究了BABF晶体的缺陷，观察到BABF晶体中的主要缺陷是生长条纹、位错和开裂，并根据形貌和结构特点对缺陷产生的原因进行了分析讨论，提出了一些减少缺陷和提高晶体质量的措施和方法。 ⑶BABF晶体激光性能研究。实现了BABF晶体的8.2W二倍频激光输出和2.9W三倍频激光输出，效率分别为29.5％和9.8％。 ⑷Ga3+掺杂的BABF晶体研究。对BABF进行Ga3+掺杂的研究，采用B2O3-LiF-NaF助熔剂体系、中部籽晶法生长Ba(Al，Ga)BO3F2晶体，生长的掺杂浓度为50％的Ca3+：BABF晶体的尺寸为20×10×10mm3。对单晶进行了结构解析，空间群为P62c，单胞参数：a=4.8749A，c=9.4195A，Z=2，并确定此新晶体的化学式为BaAl0.61Ga0.39BO3F2；其透过光谱显示了在大于300nm波长范围内透过率都保持在70％以上；粉末倍频效应与BABF晶体相当，为KDP晶体倍频效应的两倍；用最小偏向角法测定了此晶体的折射率，拟合了色散方程为：n2\0=2.5767432+0.0133085/-0.012337-0.009579λ2；n2\e=2.4319342+0.0113632/λ2-0.00881546-0.00379156λ2并根据色散方程计算了此晶体的双折射率，在266nm处相对于BABF晶体有明显增大，理论计算显示了该晶体将有可能实现1064nm基波光的四倍频(266nm)激光输出。
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