[发明专利]中红外非线性光学晶体锗酸钛钡、其应用及中红外非线性激光系统

说明书

本发明提供了一种中红外非线性光学晶体锗酸钛钡、其应用及中红外非线性激光系统，中红外非线性光学晶体锗酸钛钡XRD谱图如图1所示，晶胞参数为a=12.310(1)，b=12.292(1)，c=5.366(1)，α=β=γ=90°；结构为：Cmm2空间群；熔点为1049.9℃，结晶点为1164.1℃；带隙为3.14eV；实现2.09μm至1.045μm的相位匹配，其粉末倍频效为同等颗粒度下AgGaS₂晶体的1.2倍，同等颗粒度下KDP晶体的6倍。本发明的中红外非线性光学晶体锗酸钛钡具有优异的光学性能，其带隙大，红外透过范围宽，可覆盖3~5μm的大气透明窗口，激光损伤阈值高，非线性光学系数大，在红外通讯器件、红外激光制导器件及高功率中红外激光系统中具有广泛的潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及中红外波段激光倍频晶体，具体地说是涉及一种中红外非线性光学晶体锗酸钛钡、其应用及中红外非线性激光系统。

背景技术

弗兰肯（Franken）在1961年把一束红宝石激光照射到石英晶体上，首次发现非线性光学倍频效应，随即拉开了非线性光学（NLO）材料研究的序幕。非线性光学效应是由于激光与介质的相互作用产生，当一束具有某种偏振方向的激光按一定入射方向通过一块非线性光学晶体后，该光束的频率将发生变化。随着激光器的出现，给非线性光学带来了新的发展。

非线性光学晶体材料根据其透过波段的范围可将其分为三大类：中远红外非线性光学材料；可见光及近红外波段非线性光学材料；紫外及深紫外波段非线性光学材料。常见的非线性光学材料有KDP（KH₂PO₄）、AGS（AgGaS₂）、BBO（β-BaB₂O₄）等。现阶段，对于大功率激光光源的需求十分迫切，如何方便、高效地产生激光束是当前面临的挑战之一。

金属硫族化合物是红外光谱材料的主要来源，由于其在红外区域的传输范围较宽，且具有较大的二次谐波响应，因此，通常将AgGaSe₂、AgGaS₂和ZnGeP₂作为红外非线性光学材料的基准。然而，金属硫族化合物晶体生长困难、激光损伤阈值小、倍频效应小、带隙窄、红外透过率低等原因从本质上阻碍了其在实际中的应用，无法满足红外波段非线性晶体材料的性能要求。因此，寻找高激光损伤阈值、二次谐波产生（SHG）系数大、红外透过率高的中红外非线性光学材料是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种中红外非线性光学晶体锗酸钛钡，以解决现有非线性晶体材料激光损伤阈值小、倍频效率小、带隙窄、红外透过率低等问题。

本发明的目的之二是提供前述中红外非线性光学晶体锗酸钛钡的应用。

本发明的目的之三是提供中红外非线性激光系统。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种中红外非线性光学晶体锗酸钛钡，其XRD谱图如图1曲线b所示。

所述中红外非线性光学晶体锗酸钛钡的晶胞参数为a=12.310(1)，b=12.292(1)，c=5.366(1)，α=β=γ=90°；结构为：Cmm2空间群。

所述中红外非线性光学晶体锗酸钛钡的熔点为1049.9 ℃，结晶点为1164.1 ℃。

所述中红外非线性光学晶体锗酸钛钡的带隙为3.14eV；实现2.09 μm至1.045 μm的相位匹配，其粉末倍频效为同等颗粒度下AgGaS₂晶体的1.2倍，同等颗粒度下KDP晶体的6倍。