新型高效中红外晶体LiInSe2、LiGa3Te5的生长机理、缺陷与非线性光学器件研究

批准号:
51572155
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
王善朋
依托单位:
学科分类:
E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
高泽亮、董春明、李春龙、张西霞、吕兴东、于童童、贾宁
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中文摘要
3-12 μm中红外非线性光学晶体在军事和民用领域具有重要应用。LiInSe2(LISe)晶体具有大的非线性系数和高的激光损伤阈值,可采用商用1 μm激光泵浦,且能实现10.6 μm CO2激光倍频。LiGa3Te5 (LGT)晶体是为数不多的透过截止边扩展到24 μm的中红外晶体。本课题以LISe、LGT晶体为研究对象,突破高蒸汽压材料体系多晶合成、Bridgman法晶体生长固液界面控制等关键技术,获得多晶合成热力学和动力学反应机理、晶体生长机理。围绕影响红外晶体应用的关键瓶颈——缺陷吸收、散射引起的激光损耗,系统开展晶体缺陷和退火后处理等研究,揭示缺陷对晶体质量影响的基本规律。通过开展晶体的非线性光学性能与器件研究,最终实现宽带可调谐的中红外激光输出。本项目的实施对于提高我国在红外非线性光学晶体领域的研究水平具有重要的意义,为优秀红外材料的探索提供实验经验和理论指导。
英文摘要
Mid-infrared nonlinear optical crystals with the transparency range of 3-12 μm are very important in military and civilian applications. LiInSe2 (LISe) crystal has large nonlinear optical coefficients and high laser damage threshold. It can be pumped by ~1 μm lasers and used as 10.6 μm CO2 laser second harmonic generators. LiGa3Te5 (LGT) crystal is one of the few mid-infrared crystals that the transparency cut-off edge extends to 24 μm. In this project, the polycrystal synthesis and the controlling of solid liquid interface during Bridgman growth will be investigated. The thermodynamics and dynamics of the synthesis and the growth mechanism of LISe and LGT will be obtained. The absorption and scattering induced by crystal defects can give rise to laser losses, which is the bottleneck of the applications in optical devices. The defects, impact of defects on crystal quality, and annealing process will be studied. Finally, we will investigate the nonlinear optical properties and optical devices, and the widely tunable mid-infrared lasers can be obtained. This project will be of great importance for the improvement of research in mid-infrared nonlinear optical crystals. It can also provide experimental and theoretical experience in exploring the excellent infrared materials.
3-12 μm中红外非线性光学晶体在军事和民用领域具有重要应用。本课题以LiInSe2(LISe)、LiGa3Te5(LGT)晶体为研究对象,突破高蒸汽压材料体系多晶合成等关键技术,单炉可得360 g的高纯LiInSe2多晶料。采用定向籽晶Bridgman技术,通过晶体生长固液界面控制、解决了籽晶熔接的关键技术,生长了高质量LISe晶体,晶体尺寸大于Ф25 mm × 50 mm,通过自发成核Bridgman技术生长出了厘米级LGT晶体。开展LISe晶体的非线性光学性能与器件研究,在国际上,首次通过LISe-OPA技术实现了3-5 μm及7-12 μm宽调谐皮秒激光输出。获得4 μm中红外激光单脉冲能量为433 μJ,峰值功率约为 14.3 MW,能量转换效率达2.55%,光子转换效率为9.63%;7.5 μm中红外激光单脉冲能量为170 μJ,能量转换效率达1.21%,光子转换效率为8.6%。本项目取得的成果,为长波红外激光提供了重要的基础,对于满足红外技术在军民领域的应用,促进了我国在中红外领域的发展具有重要的意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2019.05.001
发表时间:2019
期刊:人工晶体学报
影响因子:--
作者:陶绪堂;王善朋;王蕾;尹延如;刘阳;张国栋;张健;胡强强;贾志泰;高泽亮;穆文祥
通讯作者:穆文祥
Tunable 7-12 mu m picosecond optical parametric amplifier based on a LiInSe2 mid-infrared crystal
基于LiInSe2中红外晶体的可调谐7-12μm皮秒光参量放大器
DOI:10.1364/ol.42.002098
发表时间:2017
期刊:Optics Letters
影响因子:3.6
作者:Wang Shanpeng;Dai Shibo;Jia Ning;Zong Nan;Li Chunlong;Shen Yu;Yu Tongtong;Qiao Jie;Gao Zeliang;Peng Qinjun;Xu Zuyan;Tao Xutang
通讯作者:Tao Xutang
Intrinsic defects and their effects on the optical properties in the nonlinear optical crystal CdSiP2: a first-principles study
非线性光学晶体 CdSiP2 的本征缺陷及其对光学性能的影响:第一性原理研究
DOI:10.1039/c7cp01312d
发表时间:2017
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子:3.3
作者:Wang Ci;Sun Jie;Gou Huiyang;Wang Shanpeng;Zhang Jian;Tao Xutang
通讯作者:Tao Xutang
Highly sensitive detection of polarized light using a new IV-V group 2D orthorhombic SiP
使用新型 IV-V 族 2D 正交 SiP 对偏振光进行高灵敏度检测
DOI:--
发表时间:2018
期刊:J. Mater. Chem. C
影响因子:--
作者:Chunlong Li;Shanpeng Wang;Chenning Li;Tongtong Yu;Ning Jia;Jie Qiao;Min Zhu;Duo Liu;Xutang Tao
通讯作者:Xutang Tao
Two-Dimensional GeP-Based Broad-Band Optical Switches and Photodetectors
基于 GeP 的二维宽带光开关和光电探测器
DOI:10.1002/adom.201901490
发表时间:2020
期刊:Advanced Optical Materials
影响因子:9
作者:Yu Tongtong;Nie Hongkun;Wang Shanpeng;Zhang Baitao;Zhao Shuqi;Wang Ziming;Qiao Jie;Han Bing;He Jingliang;Tao Xutang
通讯作者:Tao Xutang
直接中子探测半导体6LiInP2Se6的晶体生长、微观结构与中子探测器研究
- 批准号:52372011
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:王善朋
- 依托单位:
中远红外非线性光学晶体碲镓锂的生长及其性能研究
- 批准号:50802054
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:王善朋
- 依托单位:
国内基金
海外基金
