ϕ60 mm大尺寸红外非线性BaGa4Se7晶体与器件制备

doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2025.6001

人工晶体学报 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (6): 909-911.DOI: 10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2025.6001

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ϕ60 mm大尺寸红外非线性BaGa₄Se₇晶体与器件制备

王振友¹(), 毛长宇¹, 陈伟豪¹^,², 徐俊杰¹, 余学舟¹, 吴海信¹()

^1.中国科学院合肥物质科学研究院，安徽光学精密机械研究所，安徽省光子器件与材料重点实验室，合肥 230031
^2.中国科学技术大学，合肥 230026

收稿日期:2025-05-20 出版日期:2025-06-20 发布日期:2025-06-23
通信作者: 吴海信，博士，研究员。E-mail：hxwu@aiofm.ac.cn
作者简介:王振友（1983—），男，安徽省人，博士，副研究员。E-mail：wzy@aiofm.ac.cn
基金资助:
国家重点研发计划(2021YFB3601503);国防科工局(JPPT-145-GH-2-024);国家自然科学基金(52472016)

Fabrication of ϕ60 mm Large-Size Infrared Nonlinear BaGa₄Se₇ Crystals and Devices

WANG Zhenyou¹(), MAO Changyu¹, CHEN Weihao¹^,², XU Junjie¹, YU Xuezhou¹, WU Haixin¹()

^1.Anhui Provincial Key Laboratory of Photonic Devices and Material，Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics，Hefei Institute of Physical Science，Chinese Academy of Sciences，Hefei 230031，China
^2.University of Science and Technology of China，Hefei 230026，China

Received:2025-05-20 Online:2025-06-20 Published:2025-06-23

摘要/Abstract

摘要： 硒镓钡（BaGa₄Se₇， BGSe）晶体是一种综合性能优异的新型红外非线性光学晶体。制备大尺寸、高品质BGSe晶体是目前研究的主要目标。本实验室采用双温区合成炉单次实现500 g以上高纯BGSe多晶原料合成；采用改进的布里奇曼法生长出ϕ60 mm BGSe晶体棒；通过定向、切割和抛光等加工，制备出10 mm×10 mm×50 mm以上BGSe激光频率转换器件。制备的晶体与器件尺寸均为目前报道的最大值，可为中长波红外激光输出研究提供晶体及器件支撑。

关键词: BaGa₄Se₇单晶; 双温区合成; 改进的布里奇曼法; 激光频率转换器件; 中长波红外

Abstract: Barium gallium selenide （BaGa₄Se₇， BGSe） crystal is a novel infrared nonlinear optical material with excellent comprehensive properties. The current research priority lies in the preparation of large-size， high-quality BGSe crystals. The synthesis of high-purity BGSe polycrystalline raw materials over 500 g was achieved in a single batch using a two-temperature zone synthesis furnace. Subsequently， BGSe crystal boules with a diameter of ϕ60 mm were successfully grown via an modified Bridgman method. Through orientation， cutting， and polishing processes， laser frequency conversion devices measuring over 10 mm×10 mm×50 mm were fabricated. The prepared crystals and devices represent the largest dimensions reported to date， providing critical material and component support for mid- to long-wave infrared laser output.

Key words: BaGa₄Se₇ single crystal; two-temperature zone synthesis; modified Bridgman method; laser frequency conversion device; mid- to long-wave infrared

中图分类号:

王振友, 毛长宇, 陈伟豪, 徐俊杰, 余学舟, 吴海信. ϕ60 mm大尺寸红外非线性BaGa₄Se₇晶体与器件制备[J]. 人工晶体学报, 2025, 54(6): 909-911.

WANG Zhenyou, MAO Changyu, CHEN Weihao, XU Junjie, YU Xuezhou, WU Haixin. Fabrication of ϕ60 mm Large-Size Infrared Nonlinear BaGa₄Se₇ Crystals and Devices[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2025, 54(6): 909-911.

图/表 4

图1 BGSe多晶合成温控程序

Fig.1 Temperature control program for polycrystalline synthesis of BGSe

图2 ϕ60 mm大尺寸BGSe晶体棒

Fig.2 ϕ60 mm large-size BGSe crystal boule

图3 BGSe晶体红外波段透过率曲线

Fig.3 Infrared band transmittance curves of BGSe crystal

图4 BGSe非临界相位匹配晶体元件

Fig.4 BGSe NCPM crystal elements

参考文献 15

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ϕ60 mm大尺寸红外非线性BaGa₄Se₇晶体与器件制备

Fabrication of ϕ60 mm Large-Size Infrared Nonlinear BaGa₄Se₇ Crystals and Devices

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