4．POSC性能测试 18

4.1 X射线衍射实验 18

4.2热稳定性测量 18

4.3 漫反射测试 18

4.4扫描电镜检测 18

5 实验结果与分析 19

5.1 POSC多晶料的X射线粉末衍射分析 19

5.2 POSC多晶料的热稳定性分析 20

5.3 POSC多晶料的吸光度及分析 21

5.4 POSC多晶料的扫描电镜分析 22

1 引言

1.1 非线性光学晶体的研究历史

1960年，Maiman创建了第一个相干光辐射源，即在红色光谱区域发射的红宝石激光（λ= 0.6943 μm）[1]。几年后，又出现了一大批激光器。

（1）固态激光器，例如Nd：CaWO4激光器，（λ= 1.065μm），钕玻璃激光器（λ= 1.06μm），Nd：YAG激光器（λ= 1.064μm）

（2）气体激光器，例如He-Ne激光器（λ=0.6328,1.1523,3.3913μm），氩离子激光器（λ= 0.4880,0.5145μm），CO2激光器（λ= 9.6,10.6μm）；

（3）染料激光 

（4）半导体激光器。

这些激光器的波长在一定范围内是固定的，因此，扩大激光源的波长范围就显得非常重要了。

电磁波通过非线性介质的传播在基波的频率和谐波的频率之间产生振动。在光频范围内，当光波通过弱非线性光学电介质传播时，观察到相同的效果。当一个或两个足够强大的激光辐射束通过这些电介质时，辐射频率可以变换为第二，第三和高次谐波以及组合（和和差）频率。以这种方式，可以显着增加由某个激光源产生的波长范围。例如，红宝石激光辐射的二次谐波位于UV区域（λ= 0.34715μm），而钕玻璃激光辐射的二次谐波处于绿色光谱范围（λ= 0.53μm）。论文网

早在1961年，Franken等将红宝石激光引导到石英晶体时，以双倍频率观察到了辐射[2]。然而，由于在石英晶体中传播时在基波和双倍频率处的波的相位失配，转换到二次谐波的效率被证明是非常低的，小于10-12。

1962年，Giordmaine和Maker等人同时提出了一种巧妙的方法，用于匹配基波和倍频的波相位速度。他们的技术在光学各向异性（单轴或双轴）非线性晶体（相位匹配方法）中使用了具有不同偏振度的波的折射率之间的差异，并且激光辐射对二次谐波的转换效率被提高到百分之十几。

用于电光和弹性光学器件的铁电体ADP和KDP是应用于非线性频率转换的第一种晶体。它们通过常规技术生长。然而，一些特殊的非线性光学问题需要具有改进性能的晶体（更好的透明度，更高的非线性，较低的吸湿性等）。

红外非线性光学晶体是通过激光频率变换从而输出可调谐中远红外激光的一类材料。从物理性能上讲，则要求红外非线性光学晶体具有高的非线性光学系数，小的吸收损耗，高的热导率;宽的透光波段;高的激光损伤阈值，好的机械加工性能等。

目前所研究的红外非线性光学晶体主要有磷族化合物晶体、硫族化合物晶体、新型混晶和准位相匹配半导体材料。

但是目前商业应用的红外波段倍频晶体AgGaQ2 (Q=S, Se)和ZnGeP2(AGP)却存在两大缺陷。由ZGP晶体对小于2μm波段存在严重的光学吸收，所以它只能用2 μm或波长更长的光源泵浦。缺乏成熟的高功率泵浦光源是限制ZGP应用的最主要的因素。AgGaS2、AgGaSe2等晶体通常用布里奇曼法( Bridgman)生长，但是生长高品质的单晶体极为困难。由于S和Se易挥发，使得晶体生长时难于精确控制化学配比，生长的晶体中易出现带状夹杂物、成分不均、孪晶和散射中心等; 加之AgGaS2系列晶体具有反常热膨胀效应，当其从熔点冷却至室温时，会沿着c轴方向膨胀1% 左右，也往往导致生长安瓿和晶锭破裂，很难生长出完整的大单晶体，可用于器件制作的晶体不多。因此，探索具有大激光损伤阈值和适中倍频效应且易于生长的新型红外非线性光学晶体材料仍然是该领域的难点和热点。