准相位匹配深紫外非线性光学晶体研究进展

单排,王祖建,苏榕冰*, 何超,杨晓明,龙西法*

(1中国科学院福建物质结构研究所,中国科学院光电材料化学与物理重点实验室,福建 福州 350002;2中国福建光电信息科学与技术创新实验室,福建 福州 350108)

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深紫外(λ＜200 nm)全固态激光器拥有体积小、光束质量好、使用寿命长、线宽窄等优点,在激光光刻、微加工、光化学、高分辨光谱分析、量子光学、原子钟等诸多科学技术领域都具有重要的应用价值[1]。因此,作为深紫外全固态激光器的核心部件,深紫外非线性光学晶体的研究至关重要[2,3]。目前,KBe2BO3F2(KBBF)晶体是唯一能够直接通过变频技术实现深紫外激光输出的非线性光学晶体。以KBBF晶体为核心器件,我国研制了深紫外激光光电子能谱仪、深紫外激光拉曼光谱仪、深紫外激光光化学反应仪等多台国际独创的新型科学仪器,已经在高温超导、宽禁带半导体和催化剂等研究中取得了一系列令人瞩目的突破性进展[4]。但是,由于KBBF晶体的层状生长习性,生长极其困难,无法满足工业化的应用需求[5]。因此,新型深紫外非线性光学晶体的开发吸引了国内外研究人员的广泛关注。

借助非线性光学晶体的变频效应实现相干光输出的常用相位匹配方式有两种:双折射相位匹配和准相位匹配。双折射相位匹配利用晶体的各向异性来补偿基波和谐波的色散特性,即通过选择合适的角度使基频光波和谐波的折射率相等,从而使输出光波的相速度相等,实现能量的高效转换。……