红外非线性晶体GaSe的合成、生长与性能

倪友保，吴海信，黄昌保，程旭东，王振友，毛明生

（中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥230031）

红外非线性晶体GaSe的合成、生长与性能

倪友保，吴海信，黄昌保，程旭东，王振友，毛明生

（中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥230031）

针对高品质红外非线性晶体GaSe难以生长、加工的问题，研究了垂直布里奇曼法籽晶定向生长技术。制备出φ20 mm×50 mm完整单晶，探索了加工工艺，对样品进行了粉末衍射，能谱等测试，晶体在1.06～15μm波段吸收系数约为0.05～0.16 cm－1，完整性、光学质量均较好。演示了9.3～10.6μm波段的CO2激光倍频实验，输出4.65～5.3μm对应倍频光。

非线性光学晶体；GaSe晶体；布里奇曼法；中远红外波段；倍频

1 引 言

8～15μm波段中远红外激光作为大气的一个重要窗口，可广泛应用于痕量气体探测、空间探索、通信研究等。硒化镓（GaSe）是能够产生该波段激光的一种重要晶体材料，尽管其莫氏硬度低，但它具有透光波段宽（0.6～18μm）、光学吸收低（α≤0.1 cm－1，1.06μm）、双折射适宜（0.35）、非线性极化系数大（d22≈75pm／V）、激光损伤阈值高等优点［1－2］。

多年来，为了增加GaSe晶体硬度，利于机械加工及实际应用，人们开始进行掺杂研究［3］，这在一定程度上改善了晶体的性能。但目前来看，掺杂晶体还存在一定问题［4］，如易出现散射中心、沉积物，原始掺杂值与期望值误差大；掺杂后性能改变不确定等。随着新加工方法出现［5］，晶体加工问题得到初步解决，相对掺杂易出现的组分偏离、散射多、光学质量不均匀等缺点，纯晶体优势逐渐显现，当前也受到国内外大量关注［6］。

本文报道了纯GaSe晶体的合成和生长过程，加工出平行、垂直c光轴两类元件，同时对晶体的结构、成分、光学等基本性能进行了测试，演示了单晶I型匹配的TEA－CO2激光倍频实验。……