本发明涉及非线性光学晶体领域，特别是涉及一种室温90°相位匹配的双掺铌酸锂晶体。
背景技术：
铌酸锂晶体是非线性光学中最重要的倍频晶体之一。由于它在可见和近红外光谱区具有大的负折射率、较大的非线性光学系数和较高的倍频转换效率并容易达到相位匹配等优异特性，使其在非线性光学中有着重要的应用。但是，铌酸锂晶体的光折变效应限制了其在激光倍频、光参量振荡、调q开关及光波导等方面的应用。掺杂是铌酸锂晶体改性的一种有效手段，如掺镁、锌、钪或锆等均可提高其抗光折变能力。为了保证良好的抗光折变能力，以掺镁5.0mol％的同成分铌酸锂晶体应用最为广泛。
通常掺镁铌酸锂晶体主要作为nd：yag激光倍频器件采用90°相位匹配(也称温度相位匹配)方式工作。当掺镁铌酸锂晶体作为nd：yag激光90°倍频器件工作时，高的相位匹配温度(大于100℃)和窄的匹配温度半宽度(小于0.5℃)使得该倍频器件必须使用加热炉和精密温度控制部件，而这将导致激光装置的结构紧凑性降低和工作寿命缩短。目前，还未见既能实现室温90°相位匹配又具有突出的抗光折变能力的铌酸锂晶体的相关报道。因此，探索在掺镁铌酸锂晶体中引入新的掺杂，以优化改良晶体性能，实现室温90°相位匹配，对掺镁铌酸锂晶体作为nd：yag激光90°倍频器件在使用方便、结构紧凑简单的高功率全固态波长激光器中的实用化是非常必要的，具有巨大的应用前景。
技术实现要素：
本发明的目的：解决现有掺镁铌酸锂晶体存在高的90°相位匹配温度及窄的匹配温度半宽度的问题，提供了一种既能实现室温90°相位匹配又具有突出的抗光折变能力的双掺铌酸锂晶体。
本发明所采用的技术方案是：
一种室温90°相位匹配的双掺铌酸锂晶体，由li2co3、nb2o5、zro2和mgo制成，其中li2co3和nb2o5的摩尔比为0.88～0.94∶1，zro2的掺入量按摩尔百分比计为1.1～1.9mol％，mgo的掺入量按摩尔百分比计为3.0～6.0mol％；(掺入量按摩尔百分比计意思是表达zro2或mgo的物质的量与混合物整体的物质的量的百分比，即zro2在混合物中的摩尔百分比为1.1～1.9mol％，mgo在混合物中的摩尔百分比为3.0～6.0mol％。)
所述的一种室温90°相位匹配的双掺铌酸锂晶体采用czochralski提拉法制成。
本发明的优点及效果：本发明提供一种室温90°相位匹配的双掺铌酸锂晶体：(1)采用90°相位匹配方式，以电光q开关nd：yag激光器作为基频光源，该晶体的相位匹配温度低至25.1℃，匹配温度半宽度达到1.2℃，解决了现有掺镁铌酸锂晶体存在高的90°相位匹配温度(大于100℃)和窄的匹配温度半宽度(小于0.5℃)的问题，不需要使用加热炉和精密温度控制部件，在室温条件下即可实现90°相位匹配；(2)在532nm连续激光照射下，该晶体的抗光折变能力达到6.5mw/cm2，比同成分掺镁(5.0mol％)铌酸锂晶体提高了2个数量级。因此，所述的一种室温90°相位匹配的双掺铌酸锂晶体可用于光参量振荡、调q开关、光波导及作为nd：yag激光90°倍频器件在室温条件下直接用于使用方便、结构紧凑简单的高功率全固态波长激光器，具有巨大的应用前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
(1)称取li2co3、nb2o5、zro2和mgo进行配料，其中li2co3和nb2o5的摩尔比为0.88∶1，zro2在混合物中的摩尔百分比为1.9mol％，mgo在混合物中的摩尔百分比为6.0mol％。在300℃下恒温2小时将粉料烘干，然后在行星式球磨机上以300r/min研磨混合24小时，在800℃恒温4小时，使li2co3充分分解，在1100℃煅烧12小时，即可制得锆镁双掺铌酸锂粉料；
(2)将(1)中制得的粉料压实，放于白金坩埚内，用中频感应坩埚法加热，采用czochralski提拉法生长，提拉方向沿c轴，按照引晶、拉脖、放肩、等径、收尾的程序生长，即得到锆镁双掺铌酸锂晶体。工艺参数为：拉速0.8mm/h、转速7r/min、气液温差20℃、熔体内温度梯度1.0℃/mm、熔体上方温度梯度1.5℃/mm；
(3)生长后的晶体在1200℃、电流密度5ma/cm2的条件下单畴化，经定向、切割、磨抛工序，即可制成实验用锆镁双掺铌酸锂晶体。
在倍频实验中，采用90°相位匹配方式，以电光q开关nd：yag激光器作为基频光源，测得晶体的相位匹配温度为26.1℃，匹配温度半宽度为1.2℃。使用532nm连续激光器，通过光斑畸变法观测到晶体在光强为6.5mw/cm2的强光照射下没有光损伤发生；而通过全息记录得到晶体在高功率激光照射下，晶体折射率的变化仅为3.86×10-6。因此，所述的双掺铌酸锂晶体可应用于光参量振荡、调q开关、光波导及作为nd：yag激光90°倍频器件在室温条件下直接使用，不需要加热炉和精密温度控制部件。
实施例2
(1)称取li2co3、nb2o5、zro2和mgo进行配料，其中li2co3和nb2o5的摩尔比为0.92∶1，zro2在混合物中的摩尔百分比为1.5mol％，mgo在混合物中的摩尔百分比为3.0mol％。在300℃下恒温2小时将粉料烘干，然后在行星式球磨机上以300r/min研磨混合24小时，在800℃恒温4小时，使li2co3充分分解，在1100℃煅烧12小时，即可制得锆镁双掺铌酸锂粉料；
(2)将(1)中制得的粉料压实，放于白金坩埚内，用中频感应坩埚法加热，采用czochralski提拉法生长，提拉方向沿c轴，按照引晶、拉脖、放肩、等径、收尾的程序生长，即得到锆镁双掺铌酸锂晶体。工艺参数为：拉速0.8mm/h、转速7r/min、气液温差20℃、熔体内温度梯度1.0℃/mm、熔体上方温度梯度1.5℃/mm；
(3)生长后的晶体在1200℃、电流密度5ma/cm2的条件下单畴化，经定向、切割、磨抛工序，即可制成实验用锆镁双掺铌酸锂晶体。
在倍频实验中，采用90°相位匹配方式，以电光q开关nd：yag激光器作为基频光源，测得晶体的相位匹配温度为25.6℃，匹配温度半宽度为1.2℃。使用532nm连续激光器，通过光斑畸变法观测到晶体在光强为6.5mw/cm2的强光照射下没有光损伤发生；而通过全息记录得到晶体在高功率激光照射下，晶体折射率的变化仅为3.93×10-6。因此，所述的双掺铌酸锂晶体可应用于光参量振荡、调q开关、光波导及作为nd：yag激光90°倍频器件在室温条件下直接使用，不需要加热炉和精密温度控制部件。
实施例3
(1)称取li2co3、nb2o5、zro2和mgo进行配料，其中li2co3和nb2o5的摩尔比为0.94∶1，zro2在混合物中的摩尔百分比为1.1mol％，mgo在混合物中的摩尔百分比为4.6mol％。在300℃下恒温2小时将粉料烘干，然后在行星式球磨机上以300r/min研磨混合24小时，在800℃恒温4小时，使li2co3充分分解，在1100℃煅烧12小时，即可制得锆镁双掺铌酸锂粉料；
(2)将(1)中制得的粉料压实，放于白金坩埚内，用中频感应坩埚法加热，采用czochralski提拉法生长，提拉方向沿c轴，按照引晶、拉脖、放肩、等径、收尾程序生长，即得到锆镁双掺铌酸锂晶体。工艺参数为：拉速0.8mm/h、转速7r/min、气液温差20℃、熔体内温度梯度1.0℃/mm、熔体上方温度梯度1.5℃/mm；
(3)生长后的晶体在1200℃、电流密度5ma/cm2的条件下单畴化，经定向、切割、磨抛工序，即可制成实验用锆镁双掺铌酸锂晶体。
在倍频实验中，采用90°相位匹配方式，以电光q开关nd：yag激光器作为基频光源，测得晶体的相位匹配温度为25.1℃，匹配温度半宽度为1.2℃。使用532nm连续激光器，通过光斑畸变法观测到晶体在光强为6.5mw/cm2的强光照射下没有光损伤发生；而通过全息记录得到晶体在高功率激光照射下，晶体折射率的变化仅为3.91×10-6。因此，所述的双掺铌酸锂晶体可应用于光参量振荡、调q开关、光波导及作为nd：yag激光90°倍频器件在室温条件下直接使用，不需要加热炉和精密温度控制部件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。