掺杂比对CdGe（As1-xPx）2倍频与参量振荡的影响.pdfVIP

第19卷 第12期 强 激 光 与 粒 子 束 Vo1．19，No．12 2007年 12月 HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Dec．．2007 文章编号： 1001—4322(2007)12—1955—04 掺杂比对CdGe(As1一 P 2倍频与参量振荡的影响 沈 涛， 黄金哲， 姬广举， 赵 波 (哈尔滨理工大学 应用科学学院，哈尔滨 150080) 摘 要： 在相位匹配和可接受掺杂比理论的基础上，针对CdGe(As …P) 晶体。研究了掺杂比对频率 转换的影响。依据Sellmeier方程得到了倍频和Ho”：YLF与Cr：Er：YSGG激光器泵浦光学参量振荡的相位 匹配调谐曲线，并给出了不同掺杂下的可接受掺杂比。结果表明：掺杂晶体可实现2～9 m范围内非临界相位 匹配的倍频和2～18 m的参量光产生；随着掺杂比的增大，可接受掺杂比近似线性减小。并随着波长改变展现 出了不同变化趋势。 关键词： 非线性光学； 可接受掺杂比； CdGe(As …P) 晶体； 相位匹配； 光参量振荡 中图分类号： 0437．1 文献标识码： A 中红外波段非线性光学晶体对于获得波长连续可调的激光具有重要意义，寻找优良性能的新型红外非线 性光学晶体材料已成为当前非线性光学材料研究领域的前沿和难点之一。砷化锗镉(CdGeAs )晶体是一种三 元Ⅱ一Ⅳ一V 族黄铜矿类半导体，具有优越的非线性光学性质，如极高的非线性光学系数( 一236 pm／V)、较 宽的红外透过范围(2．3～18．0 m)以及相位匹配转换发生所必需的双折射系数(△一0．09)，因此砷化锗镉晶 体在光电领域具有广泛的应用前景，倍受国内外瞩目D-s]。但CdGeAs。中的非线性作用只能以临界相位匹配 的方式进行，在CdGeAs 中掺入P，双折射随掺杂比的改变从CdGeAs 晶体的0．09变化到CdGeP 晶体的 0．01，室温禁带宽度从0．57 eV(CdGeAs )变化到1．72 eV(CdGeP )，其透光范围扩展至0．7～18．0 m，其有 效非线性系数表达式为d =d sin20cos2~o，在实现非临界相位匹配的三波混频方面有广泛的应用L5 ]。但是 由于目前生长高质量的CdGe(As 一 P )。单晶体较为困难，关于掺杂比的变化对其光学特性影响的研究还不 完善。本文从可接受掺杂比(ACR)理论出发_】 ，分析了CdGe(As 一 P ) 的掺杂比和可接受掺杂比对CdGe (As …P) 晶体倍频(SHG)和光学参量振荡(OPO)的影响。 1 相位匹配 CdGe(As …P) 的折射率可由平均权重方法得到嘲 ”：(CdGe(As1…P)2)一姗：(CdGeP2)+(1一 )(1+0．075x )” (CdGeAs2) ：(CdGe(As1…P)2)=姗：(CdGeP2)+(1一．27) ：(CdGeAs2) (1) 这里 是P的掺杂比，n(CdGeAs )和n(CdGeP )分别是CdGeAs 和CdGeP 的折射率，相应数据见表1嘲。 表1 CdGeAs2和CdGeP2晶体的Sellmeier系数 Table 1 Sellmeier coefficients of CdGeAsz and CdGeP2 表中，Sellmeier方程可表示为 一 A+B／(A 一C)一DA (2) 这里波长单位为 m，长短波截止波长分别为 z一(18+0．132x) m和 一(2．3—0．79lx) mu 。 根据Sellmeier方程和正单轴晶体相位匹配条件，可计算出参量过程的相位匹配调谐曲线。对于参量振荡 我们分别选取了Ho”：YLF和Cr：Er：YSGG激光器泵浦。其输出波长分别为2．06 m和2．75 m，这两种 激光器在人眼安全远程激光测距、遥感、光电对抗、工业应用和医学方面等领域有潜