本技术涉及一种掺镱硼酸氧钙钐非线性光学晶体,具备单斜晶系、m点群和Cm空间群特征,其化学式为SmBO<sub>3</sub>:Yb。该晶体的制备方法和应用领域亦被详细阐述。
背景技术
自从激光器诞生以来,非线性光学材料的研究得到了迅速发展。为了扩展激光器的应用波长,二次谐波产生(SHG)、和频产生(SFG)以及差频产生(DFG)等非线性光学效应被用于实现激光频率转换。非线性光学晶体作为激光频率转换的介质,在短脉冲、高功率激光器中起着关键的作用。目前已被实用化的非线性光学晶体有铌酸锂LNO(LiNbO3
),偏硼酸钡BBO(β-BaB2
O4
),磷酸二氢钾KDP(KH2
PO4
),三硼酸锂LBO(LiB3
O5
)等。
稀土钙硼酸盐晶体(RCa4
O(BO3
)3
,RCOB,R是稀土元素)属于单斜晶系,具有非中心对称结构,可产生非线性光学效应和压电效应,因此可以被用作为激光晶体和压电晶体。早在1974年,Kindermann等人就研究了稀土钙硼酸盐三元体系,并合成了一系列化合物晶体。随后稀土钙硼酸盐系列晶体的制备方法和非线性光学性质被学者们研究并报道。SmCa4
O(BO3
)3
(简称SmCOB)和YCa4
O(BO3
)3
(简称YCOB)都属于单斜晶系,具有高的抗激光损伤阈值、高透过率、高的物理化学稳定性。SmCa4
O(BO3
)3
相较于YCa4
O(BO3
)3
具有丰富的能级,在紫外至近红外波段具有更多的吸收峰。2015年,Sm3+
掺杂YCOB晶体在准参量放大系统中实现了对闲频光的吸收,Sm:YCOB在种子强度为260 MW/cm2
的条件下实现了70%的泵浦损耗和41%的信号效率,极大地提高了能量转换效率。
发明人发现,SmCOB晶体作为一种性能优异的非线性光学晶体,可以被作为基质材料,通过掺杂Yb3+
可以形成Yb:SmCOB晶体。Yb:SmCOB作为一种具有潜在应用价值的新型非线性光学晶体,其制备方法和光学、热学性质还未被研究报道,故而需要设计一种镱离子掺杂硼酸氧钙钐晶体的制备方法。
实现思路