激光自倍频晶体的研究和应用进展

功能晶体是无机材料的重要组成部分，是光、声、热、电、磁和力等各种能量形式转换的重要媒介，在当前高新技术中起着关键和不可替代的作用。近年来，随着信息技术现代化和光电子产业的发展，进一步促进了功能晶体的发展和应用，用于光电及其转换的功能晶体成为材料科学与工程研究领域的一个热点，功能晶体的研究和开发受到人们的重视。光电功能晶体的种类很多，往往可以根据其功能性质来划分，如光学晶体、激光晶体、非线性光学晶体、电光晶体、压电晶体、闪烁晶体、热释电晶体和磁光晶体等。具有激光产生、波长变换、光电开关等重要性能，是光电子技术的重要物质基础，一种功能晶体可能具有多种功能性质，通过对晶体不同功能性质之间的交互和复合作用，可以发展多种新的复合功能晶体。目前，研究得最广泛和深入的复合晶体是激光自倍频晶体，将激光和非线性功能结合于同一晶体，以此制作的全固态激光器具小型，稳定和低成本等特点。发展新的激光自倍频晶体，并实现激光自倍频晶体应用有重要的科学意义和应用价值。在此基础上进一步发展新的复合功能晶体，发展和完善复合功能晶体理论，探索其应用。本报告从功能晶体的生长和应用出发，详细综述了报告人及其课题组从上世纪八十年代到目前的研究工作历程及其成绩：在八十年代生长了四硼酸铝钕及四硼酸铝钇钕晶体，在国际上首先获得激光自倍频绿光的有效输出；开发了新的激光自倍频晶体四硼酸铝钇镱晶体，成功实现国际最高的激光自倍频瓦级输出，获得教育部自然科学一等奖；从九十年代后期起，通过系统研究和筛选，采用提拉法生长了高质量的硼酸钙氧钆钕晶体，实现了瓦级自倍频绿光输出，在国际上首次实现了激光自倍频晶体的实用化和产业化，形成了年产千万绿光模组的生产线，开发了多种自倍频激光器产品，获得广泛应用。于2012年获得国家发明二等奖。目前正在进一步提高激光自倍频输出功率，研制激光自倍频黄光输出，实现其应用，将我国无机非线性光学晶体的优势扩展到复合功能晶体。