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紫外、深紫外非线性光学晶体的最新进展和应用前景

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国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Beijing Center for Crystal R&D,<br />

Technical Institute of Physics and Chemistry,<br />

Chinese Academy of Sciences<br />

Recent Advances and applications<br />

of NLO Crystals<br />

陈 创 天(Chuangtian Chen)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

(一)非线性光学晶体的主要应用领域<br />

(1) 红外光谱区(900nm~10µm)<br />

目标:产生3~8µm连续可调光源<br />

方法:使用I.R. NLO 晶体,通过光参量(或差频)<br />

下转换。<br />

2.1 µm→2.7µm~8.0 µm<br />

2.93 µm→3.8 µm~12.4µm<br />

用途:测量分子的振动谱<br />

测量大气污染(CO, CO 2 , NO x ,C n H 2n+2 ……)<br />

军事


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

主要晶体: ZGP(ZnGeP 2 )<br />

问题: 光损伤阈值过低<br />

60MW/cm 2<br />

New crystals: LiInS 2 , LiInSe 2<br />

0.4μm -12μm;<br />

d 15 =(7.94±20%) pm/v, d 24 =(5.73±20%) pm/v<br />

Thermal conductivity is 5 times larger<br />

than those of AGS and AGSe<br />

Damage threshold ~ 100mw/cm 2<br />

LiGaS2 , LiGaSe2 and LiGaTe2


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

(b)远红外光谱区(~100µm, THz)<br />

方法:使用I.R. NLO 晶体( GaSe, GaP ),<br />

通过差频下转换。<br />

用途: (1) Identification of chemicals and<br />

explosives<br />

(2) Detection of DNA and Cancer<br />

(3) Imaging of drugs<br />


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

(2) 可见光谱区(700nm~400nm)<br />

目标:产生 瓦级(W) RGB光源<br />

100mW RGB光源<br />

方法:(1)Nd:YVO 4 的3条发射谱<br />

(1342nm, 1064nm, 946nm)的倍频<br />

671nm(R), 532nm(G), 473nm(B)<br />

(2) 532nm 泵 光参量,再倍频<br />

630nm(R), 532nm(G), 460nm(B)<br />

LBO: 4×4 ×50 mm


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Bulk LBO


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

LBO OPO晶体器件


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

• 10瓦级全固态准连续红光 红光激光器<br />

(DPL-SR01型)660nm 21.7W(4×4 ×50 mm 3 )<br />

连续红光 红光激光器660nm 11.3W(4×4 ×50 mm3 )<br />

• 大功率端泵全固态准连续绿光 绿光激光器<br />

(DPL-EG04型) 532nm 200.0W(4×4 ×50 mm 3 )<br />

高光束质量 M 2 x=1.34、M 2 y=1.49<br />

• 大功率准连续蓝光激光器<br />

(DPL-SB01型) 440nm 7.6W( 4×4 ×50 mm 3 )<br />

连续蓝光激光器 440nm 3.0W( 4×4 ×50 mm 3 )


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

晶体:瓦级:LBO (3×3 ×20 mm)<br />

100 mW: Nd:YAG + KTP<br />

用途:大型激光显示,激光影院(瓦级)<br />

小型激光显示,家庭影院(100mW)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

红光激光器<br />

绿光激光器<br />

蓝光激光器<br />

实现60 实现 60 吋激光家庭影院原理演示<br />

激光家庭影院原理演示<br />

透镜<br />

透镜<br />

透镜<br />

国内首次<br />


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

激光投影与显示已成为关键的核心技术。<br />

利用红、绿、蓝三色激光器做成的超小型集成显示,<br />

以及在此基础上开发出便携式投影与显示技术,<br />

将成为下一代高分辨率、高清晰度、可携带,<br />

甚至装在口袋里的数字显示设备。


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

(3) 近紫外光谱区(400nm~200nm)<br />

目标:获得30W ; 10W; (CW 或 QCW)<br />

355nm; 266nm ;212 nm光源<br />

方法:Nd: YAG (Nd:YVO 4 ) 激光(1064nm)3,4 ,5<br />

倍频<br />

晶体 3倍频 LBO-15W(可能 CBO-17W)<br />

4倍频 CLBO-4-6W(20W)<br />

5倍频 CLBO-(5.6W)<br />

用途:激光印刷、激光照片冲洗<br />

实现革命性变化:无需暗房,不需要冲洗…..<br />

光刻技术


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

CBO:65x44x49 mm 3


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

CBO Bulk Crystal


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

CBO device for THG(355 nm)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

355nm Output Power (W)<br />

20<br />

18<br />

16<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

THG in CBO Crystal<br />

Crystal Length: 16.17mm<br />

0<br />

0 20 40 60 80 100 120 140<br />

Inout 1064&532nm Power (W)<br />

17.7w→


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

(4) 深紫外、真空紫外光谱区(λ


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Development of Photolithography<br />

Recent Status:<br />

Optical source for lithography<br />

ArF excimer Laser : 193 nm 20W<br />

Optical source for Inspection : 193 nm 5mW<br />

Δλ~0.1 pm<br />

Ti:sapphire (772 nm)+LBO (2HG)+BBO (3HG)<br />

+BBO (4HG) → 193 nm<br />

Ti:sapphire+LBO (2HG) +KBBF (4HG) → 193 nm


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Fs, 193 nm pulse –nanosurgery tool<br />

Power: 5-10 mw<br />

Pulse duration: 50-100 fs<br />

Focused laser beam diameter: ≈100 nm<br />

Efficiency absorbed by tissue and protein:<br />

The laser permits surgery within cells<br />

≈100% power of 193 nm


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

The photoemission spectrometer using VUV laser<br />

Photon energy: hν=6.994 ev<br />

High-energy resolution:


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Linear and nonlinear optical properties of<br />

Crystal Ponit group<br />

KBBF and SBBO family<br />

Transparent<br />

Range (nm)<br />

dij<br />

(pm/V)<br />

Δn<br />

(1064-532nm)<br />

Shortest SHG<br />

Wavelength<br />

(nm)<br />

KBBF D3 155-3660 d 11 = 0.49 0.077 170.0<br />

SBBO D3h 175-3780 d 22 =?<br />

TBO D3h 200-3780 d 22 =?<br />

BABO D3 ≈180-3780 d 11 = 0.75 ≈ 0.05<br />

KABO D3 180-3780 d 11 = 0.48 0.074 225<br />

♣SBBO: Sr 2 Be 2 B 2 O 7 ; BABO: BaAl 2 B 2 O 7 …


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Basic Data of KBBF (KBe 2BO 3F 2) Crystal<br />

Space group: R32<br />

Unit cell: a =b = 4.427(4) Å<br />

c = 18.744(9) Å<br />

z = 3<br />

Density: 2.41 g/cm3 Decomposition temperature: (820±3) °C<br />

Melt point: ≈ 1030 °C<br />

No other phase at from room temperature to 820 °C<br />

Chem-Physical Properties: No hygroscopicity<br />

layer habit<br />

Good mechanical property<br />

Hardness: ≈BBO<br />

Growth method: top seed with flux<br />

Size of KBBF crystal: Year 2004: 10×10×2.5 mm3 Year 2006: 10×10×3.5 mm3


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

KBBF has now two growth methods<br />

(1) Flux method: 10x10x3.5 mm 3<br />

(2) New method: 15x10x5.5 mm 3


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

KBBF structure


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

cm


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

cm


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数理学部实验物理讲习班


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数理学部实验物理讲习班<br />

cm<br />

KBBF<br />

KBBF-Glass prism


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数理学部实验物理讲习班<br />

n<br />

Sellmeier Equations of KBBF Crystal<br />

1.1713⋅<br />

λ<br />

λ − 0.00733<br />

2<br />

2<br />

o = 1+ 2<br />

2<br />

−0.01022⋅λ refractive index<br />

1.65<br />

1.60<br />

1.55<br />

1.50<br />

1.45<br />

1.40<br />

n<br />

2<br />

2<br />

e = 1+ 2<br />

2<br />

−0.00169⋅λ KBBF crystal<br />

0.9316⋅<br />

λ<br />

λ − 0.00675<br />

n o measured<br />

n e measured<br />

1.35<br />

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0<br />

Wavelength (μm)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

SHG PM Angle<br />

75<br />

70<br />

65<br />

60<br />

55<br />

KBBF Crystal<br />

experimental data<br />

old relation<br />

50<br />

330 340 350 360 370 380 390 400 410 420<br />

Fundamental Wavelength (nm)


SHG PM Angle<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

KBBF Crystal<br />

国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

expeimental data<br />

old relation<br />

200 400 600 800 1000 1200 1400<br />

Fundamental Wavelength (nm)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Phase-matching angles<br />

(from I.R. region to visible region)<br />

λ ω λ 2ω Exp.(°) Cal.(°) Error(°)<br />

1400 700 19.3 19.06 0.24<br />

1300 650 19.3 19.05 0.25<br />

1200 600 19.6 19.27 0.33<br />

1342 671 18.6 19.03 -0.43<br />

1064 532 20.2 20.11 0.09<br />

950 475 21 21.41 -0.41<br />

900 450 22 22.21 -0.21<br />

850 425 23.1 23.18 -0.08<br />

770 385 25.1 25.16 -0.06<br />

680 340 27.6 28.24 -0.64<br />

600 300 32.1 32.07 0.03<br />

589 294.5 32.5 32.71 -0.21<br />

550 275 34.9 35.25 -0.35


Phase-matching angles<br />

(from visible region to UV region)<br />

国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

λ ω λ 2ω Exp.(°) Cal.(°) Error(°)<br />

532 266 36.2 36.6 -0.4<br />

500 250 39.6 39.34 0.26<br />

480 240 41.7 41.33 0.37<br />

460 230 44 43.57 0.43<br />

410 205 51.5 50.83 0.67<br />

388.4 194.2 55.1 55.08 0.02<br />

367.4 183.7 60.2 60.35 -0.15<br />

354.7 177.35 64.5 64.42 0.08<br />

352.4 176.2 65.3 65.27 0.03<br />

345 172.5 68.3 68.28 0.02<br />

340 170 70.4 70.66 -0.26


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Problems:<br />

(1) The bulk crystal is still easy of cleaving.<br />

So, PCT technique of KBBF is needed<br />

for harmonic generation.<br />

(2) The bulk crystals grown by the new method<br />

have some of structural problems


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

θPM<br />

λω<br />

Prism-Coupling Technique<br />

λ 2ω<br />

λω<br />

C.T.Chen et al. Chin.Phys.Lett. 18(8), 1081 (2001)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

1mm<br />

old crystal(1.2mm)<br />

Old crystal(0.7mm)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Conversion Efficiency (%)<br />

32<br />

28<br />

24<br />

20<br />

16<br />

12<br />

8<br />

4<br />

3mm KBBF<br />

1.8mm KBBF<br />

0<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12<br />

Peak-power Itensity (GW/cm 2 )<br />

Fourth harmonic generation of Nd:YAG laser of<br />

KBBF crystals with flux method


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Conversion Efficiency (%)<br />

32<br />

30<br />

28<br />

26<br />

24<br />

22<br />

20<br />

18<br />

16<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

1.8mm<br />

2.2mm<br />

0<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12<br />

Peak-power Intensity (GW/cm 2 )<br />

Fourth harmonic generation of Nd:YAG laser<br />

of KBBF crystals with flux method


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Conversion efficiency (%)<br />

4.0<br />

3.5<br />

3.0<br />

2.5<br />

2.0<br />

1.5<br />

1.0<br />

0.5<br />

crystal length: 1mm<br />

0.0<br />

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0<br />

532nm Peak-power Density (GW/cm2 )<br />

(New growth method)<br />

0<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12<br />

Fourth harmonic generation with KBBF crystal<br />

Conversion Efficiency (%)<br />

32<br />

28<br />

24<br />

20<br />

16<br />

12<br />

8<br />

4<br />

crystal length: 1.8mm<br />

532nm Peak-power Density (GW/cm2 )<br />

(Flux method)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Conversion efficiency (%)<br />

0.14<br />

0.12<br />

0.10<br />

0.08<br />

0.06<br />

0.04<br />

0.02<br />

crystal length: 1.05mm<br />

0.00<br />

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5<br />

532nm Peak-power Density (GW/cm 2 )<br />

Fourth harmonic generation of Nd:YAG laser<br />

with KBBF crystal grown by the new method


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

The structural problems:<br />

d eff =d 11 × cosθ×cos3φ<br />

θ pm angle is fixed for the different position of the crystal<br />

φ pm angle can vary for the different position of the crystal<br />

As a result:<br />

η(shorter)>η(longer)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Laser excitation photoemission spectrometer<br />

Cryostat<br />

Electron analyzer<br />

Measurement chamber<br />

Laser<br />

KBBF crystal


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

The papers published at PRL:<br />

(1) “Photoemission spectroscopic evidence of gap anisotropy<br />

in an f-electron superconductor”,<br />

Phys.Rev. Lett. 94 , 057001 (2005)<br />

(2) “Bulk-And Surface-Sensitive High-Resolution<br />

Photoemission Study of Two Mott-Hubbard<br />

Systems:SrVO3 and CaVO3”,<br />

phys.Rev.Lett. 96 , 076402 (2006)<br />

(3) “Heavy-Fermion-Like State in A Transition Metal Oxide<br />

LiV2O4 Single Crystal: Indication of Kondo Resonance<br />

in The Photoemission Spectrum”<br />

Phys.Rev.Lett. 96 , 076402 (2006)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

“Photoemission spectroscopic evidence of gap anisotropy in an f-electron<br />

superconductor”, Phys.Rev. Lett. 94, 57001,(2005)


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Output power [mW]<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0<br />

0.69 original<br />

0.69 calculated<br />

4<br />

6<br />

400nm→200nm<br />

Power density [GW/cm2]<br />

8<br />

Pulse width : 180fs<br />

Repetition rate : 1kHz<br />

Beam diameter : 3mm<br />

10


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Conversion efficiency [%]<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0.69 original<br />

0.69 calculated<br />

4<br />

400nm→200nm<br />

6<br />

Power density [GW/cm2]<br />

8<br />

Pulse width : 180fs<br />

Repetition rate : 1kHz<br />

Beam diameter : 3mm<br />

10


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Output power [mW]<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0.69mm_original<br />

0.69mm_calculated<br />

2<br />

3<br />

387nm→193.5nm<br />

Power density [GW/cm2]<br />

4<br />

Pulse width : 180fs,<br />

Repetition rate : 1kHz<br />

Beam diameter : 3mm<br />

5<br />

6


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Conversion efficiency [%]<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0.69mm_original<br />

0.69mm_calculated<br />

2<br />

387nm →193.5nm<br />

3<br />

Power density [GW/cm2]<br />

4<br />

Pulse width : 180fs<br />

Repetition rate : 1kHz<br />

Beam diameter : 3mm<br />

5<br />

6


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Output power [mW]<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0.69 original<br />

0.69 calculated<br />

0.63 original<br />

0.63 calculated<br />

5<br />

387nm→193.5nm<br />

10<br />

Power density [GW/cm2]<br />

Pulse width : 180fs<br />

Repetition rate : 1kHz<br />

Beam diameter : 3mm<br />

15<br />

20


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Output power [mW]<br />

1<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

9<br />

0<br />

193 nm<br />

1<br />

2<br />

Time [hours]<br />

input power density<br />

9.2 GW/cm2 @0929<br />

4.3 GW/cm2 @0930<br />

3<br />

4


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Output power [mW]<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

0<br />

1<br />

2<br />

Time [hours]<br />

3<br />

Output power<br />

Fundamental<br />

4<br />

2.0<br />

2.1<br />

2.2<br />

2.3<br />

2.4<br />

Fundamental through LBO [W]


国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

(=)The polymorphous problem of SBBO family<br />

Total 5 crystals of SBBO family have been<br />

discovered:<br />

SBBO (Sr 2 Be 2 B 2 O 7 ), TBO (Ba 2 Be 2 B 2 O 7 )<br />

BABO(BaAl 2 B 2 O 7 ),<br />

KABO(K 2 Al 2 B 2 O 7 ), NABO (Na 2 Al 2 B 2 O 7 )<br />

C. T. Chen, Y. B. Wang, B.C. Wu , K. C. Wu, W. L. Zeng, L. H. Yu,<br />

Nature .VOL 373 .26 January 1995 322-324.


(1) Only one space structure of KABO( P321<br />

)<br />

国家自然科学基金委员会<br />

数理学部实验物理讲习班<br />

Al<br />

O<br />

K<br />

B<br />

Reason:The each layer [AlBO3] ∞ is bridged by the oxygen<br />

Al<br />

atom of the Al O 4 group to the next layer。<br />

K<br />

B<br />

O


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B<br />

O<br />

O<br />

Al<br />

Each layer[AlBO 3 ] ∞ of KABO is bridged by the oxygen atom<br />

out-of the plane in the AlO 4 group to the next layer<br />

O<br />

O<br />

O<br />

B<br />

Al


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Al<br />

O<br />

O<br />

B<br />

Network structure of each layer [AlBO 3 ] ∞ in a-b plane of KABO<br />

Al<br />

B


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Structure Unit:<br />

Two structures<br />

coexist each other:<br />

(2)Structure of NABO<br />

[ ]<br />

2<br />

Al2B2O7 −<br />

∞<br />

[ ]<br />

2<br />

Al2B2O7 −<br />

∞<br />

P 31c<br />

P63 / m<br />

Double layers<br />

Na + ions located both within<br />

and between those double layers<br />

(No. 163)<br />

(No. 176)<br />

Space structure of BABO is similar with NABO


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B<br />

O<br />

O<br />

Al<br />

Two double layer structures of NABO<br />

O


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↑<br />

tw isted<br />

↓<br />

Na<br />

Al<br />

B O<br />

Na<br />

(N3) (N 6 )<br />

↑<br />

aligned<br />

↓<br />

Al<br />

B O<br />

P31c P63/ m


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E total (eV)<br />

-92.15<br />

-92.20<br />

-92.25<br />

-92.30<br />

-92.35<br />

-92.40<br />

-92.45<br />

N3 P-31c<br />

N6 P6 /m 3<br />

0.145 0.150 0.155 0.160 0.165 0.170 0.175<br />

Volume/mole (nm 3 )<br />

↑<br />

twisted<br />

↓<br />

Na<br />

Al<br />

B O<br />

↑<br />

aligned<br />

↓<br />

Na<br />

(N3) (N6)<br />

Total energies of two structures calculated<br />

are near same with each other<br />

X.Y.Meng et al. J.Phys.Chem.Solids (2005)<br />

Al<br />

B O


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6 months aged<br />

sample<br />

P63/m<br />

Freshly made P-31c<br />

structure<br />

P-31c


Structure Unit :<br />

(3)Space structure of SBBO<br />

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[ ]<br />

4<br />

Be2B2O7 −<br />

∞<br />

[ ]<br />

4<br />

Be2B2O7 −<br />

∞<br />

Could be 5 structures coexisted。<br />

Double layers<br />

Sr 2+ ions located both within<br />

and between those double layers<br />

Structure of TBO is same with structure of SBBO。<br />

C. T. Chen, Y. B. Wang, B.C. Wu , K. C. Wu, W. L. Zeng, L. H. Yu, Nature .VOL 373 .26 January 1995<br />

322-324.


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O<br />

B<br />

Be<br />

Two double layers structures of SBBO<br />

O


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Type-I structure ( “Nature” 1995 )


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twisted<br />

aligened<br />

Type-II structure


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O<br />

B<br />

aligned<br />

aligned<br />

Be<br />

Type III structure<br />

Sr


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Total energies of 3 structures of SBBO<br />

E SBBO-I = -96.23431 ev/mole<br />

E SBBO-II = -96.26539 ev/mole<br />

E SBBO-III<br />

= -96.25578 ev/mole


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SBBO lattice could be to have the following<br />

domain structures:<br />

(1) (2) (3) (4)<br />

——<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

——<br />

> > ><br />

——<br />

——<br />

+ +<br />

— —<br />

——<br />

+<br />

+<br />

——


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(三) New members of KBBF family<br />

(1) NBBF (NaBe 2 BO 3 F 2 ): Monoclinic, C121, C 2<br />

Mat.Res.Bull., 29 pp.81-87, 1994<br />

(2) CBBF (CsBe 2 BO 3 F 2 ): Trigonal, R32, D 3<br />

(3) RBBF(RbBe 2 BO 3 F 2 ): Trigonal, R32, D 3


Basic Data of RBBF (RbBe 2BO 3F 2) Crystal<br />

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Space group: R32<br />

Unit cell: a =b = 4.43987(3) Å<br />

c = 19.769(2) Å<br />

z = 3<br />

Density: 2.966 g/cm3 Decomposition temperature: ≈ 1000°C<br />

Melt point: ≈ 1000 °C<br />

No other phases from room temperature to 1000°C<br />

Chem-Physical Properties: No hygroscopicity<br />

layer habit<br />

Good mechanical property<br />

Hardness: Mohs 4-6<br />

Growth method: top seed with flux<br />

Size of RBBF crystal: Year 2005: Φ50×0.3 mm3


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KBBF structure


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RBBF Structure


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d 11 =0.41pm/v<br />

d11 Maker fringes of RBBF<br />

d11 (RBBF) ≈ 1.06d36 (KDP) ≈ 0.41pm/v


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In the future:<br />

(1) 100 mw QCW 193 nm output power with 4th<br />

HG of Ti:sapphire Laser<br />

(2) 100 mw QCW 177.3 nm output power with 6th<br />

HG of Nd:YAG Laser<br />

(3) Wide tunable coherent light output from<br />

200 nm-170.0 nm with 4th HG of tunable<br />

Ti:sapphire Laser


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B<br />

K<br />

Be<br />

F<br />

O<br />

Space structure of<br />

KBBF


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F<br />

B<br />

The (Be 2 BO 3 F 2 ) ∝ layer structure along a-b plane<br />

O<br />

Be


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Bulk LBO


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Basic Data of KBBF (KBe 2BO 3F 2) Crystal<br />

Space group: R32<br />

Unit cell: a =b = 4.427(4) Å<br />

c = 18.744(9) Å<br />

z = 3<br />

Density: 2.41 g/cm3 Decomposition temperature: (820±3) °C<br />

Melt point: ≈ 1030 °C<br />

No other phase at from room temperature to 820 °C<br />

Chem-Physical Properties: No hygroscopicity<br />

layer habit<br />

Good mechanical property<br />

Hardness: ≈BBO<br />

Growth method:<br />

10×10×3.5 mm3 (Flux)<br />

15×10×5.5 mm3 ( New growth method )

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