[發明專利]一種室溫90°相位匹配的雙摻鈮酸鋰晶體

有效

• 申請號: 201710280810.0
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106929917B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 孔勇發;孔騰飛;劉士國;劉宏德;陳紹林;鄭大懷;葛新宇;徐培明;卞志勇;許京軍
• 申請（專利權）人: 南開大學;泰山體育產業集團有限公司
• 主分類號: C30B29/30
• 分類號: C30B29/30;C30B15/00;G02F1/355
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本發明涉及非線性光學晶體領域，特別是涉及一種室溫90°相位匹配的雙摻鈮酸鋰晶體。所述的雙摻鈮酸鋰晶體由Li₂CO₃、Nb₂O₅、ZrO₂和MgO制成，其中Li₂CO₃和Nb₂O₅的摩爾比為0.88～0.94∶1，ZrO₂的摻入量按摩爾百分比計為1.1～1.9mol％，MgO的摻入量按摩爾百分比計為3.0～6.0mol％。本發明解決了現有摻鎂鈮酸鋰晶體存在高的90°相位匹配溫度(大于100℃)和窄的匹配溫度半寬度(小于0.5℃)的問題。本發明提供的雙摻鈮酸鋰晶體的90°相位匹配溫度低至25.1℃，匹配溫度半寬度達到1.2℃，不需要使用加熱爐和精密溫度控制部件，在室溫條件下即可實現90°相位匹配，同時具有突出的抗光折變能力，比同成分摻鎂(5.0mol％)鈮酸鋰晶體提高了2個數量級，可應用于激光倍頻、光參量振蕩、調Q開關和光波導等領域。

技術領域

本發明涉及非線性光學晶體領域，特別是涉及一種室溫90°相位匹配的雙摻鈮酸鋰晶體。

背景技術

鈮酸鋰晶體是非線性光學中最重要的倍頻晶體之一。由于它在可見和近紅外光譜區具有大的負折射率、較大的非線性光學系數和較高的倍頻轉換效率并容易達到相位匹配等優異特性，使其在非線性光學中有著重要的應用。但是，鈮酸鋰晶體的光折變效應限制了其在激光倍頻、光參量振蕩、調Q開關及光波導等方面的應用。摻雜是鈮酸鋰晶體改性的一種有效手段，如摻鎂、鋅、鈧或鋯等均可提高其抗光折變能力。為了保證良好的抗光折變能力，以摻鎂5.0mol％的同成分鈮酸鋰晶體應用最為廣泛。

通常摻鎂鈮酸鋰晶體主要作為Nd：YAG激光倍頻器件采用90°相位匹配(也稱溫度相位匹配)方式工作。當摻鎂鈮酸鋰晶體作為Nd：YAG激光90°倍頻器件工作時，高的相位匹配溫度(大于100℃)和窄的匹配溫度半寬度(小于0.5℃)使得該倍頻器件必須使用加熱爐和精密溫度控制部件，而這將導致激光裝置的結構緊湊性降低和工作壽命縮短。目前，還未見既能實現室溫90°相位匹配又具有突出的抗光折變能力的鈮酸鋰晶體的相關報道。因此，探索在摻鎂鈮酸鋰晶體中引入新的摻雜，以優化改良晶體性能，實現室溫90°相位匹配，對摻鎂鈮酸鋰晶體作為Nd：YAG激光90°倍頻器件在使用方便、結構緊湊簡單的高功率全固態波長激光器中的實用化是非常必要的，具有巨大的應用前景。

發明內容

本發明的目的：解決現有摻鎂鈮酸鋰晶體存在高的90°相位匹配溫度及窄的匹配溫度半寬度的問題，提供了一種既能實現室溫90°相位匹配又具有突出的抗光折變能力的雙摻鈮酸鋰晶體。

本發明所采用的技術方案是：

一種室溫90°相位匹配的雙摻鈮酸鋰晶體，由Li₂CO₃、Nb₂O₅、ZrO₂和MgO制成，其中Li₂CO₃和Nb₂O₅的摩爾比為0.88～0.94∶1，ZrO₂的摻入量按摩爾百分比計為1.1～1.9mol％，MgO的摻入量按摩爾百分比計為3.0～6.0mol％；(摻入量按摩爾百分比計意思是表達ZrO₂或MgO的物質的量與混合物整體的物質的量的百分比，即ZrO₂在混合物中的摩爾百分比為1.1～1.9mol％，MgO在混合物中的摩爾百分比為3.0～6.0mol％。)

所述的一種室溫90°相位匹配的雙摻鈮酸鋰晶體采用Czochralski提拉法制成。