非线性光学晶体生长和表征:丙氨酸掺杂KDP

文摘

丙氨酸掺杂KDP晶体被自然蒸发法从水溶液。丙氨酸掺杂生长KDP晶体通过紫外可见光谱,红外光谱粉末x射线衍射研究和二次谐波发生效率测量。丙氨酸掺杂KDP晶体高度透明和完整面临被发现。实验结果的证据变得水晶光电应用的适用性。

关键字

紫外可见光谱、红外光谱、粉末x射线衍射研究。

我的介绍。

非线性光学材料具有广泛的应用领域的通信和光学信息存储设备。寻找新的和有效的NLO材料导致材料发展的一个新类称为半有机物。这些材料有大量非线性、高阻太大引起的损伤,低角灵敏度和良好的机械硬度[1 - 3]。磷酸二氢钾(KDP)及其同形的代表氢保税材料,具有重要的压电、铁电、电光和非线性特性。他们吸引了许多理论和实验研究人员的兴趣可能因为他们的相对简单的结构,非常迷人的性质与氢键系统涉及大量同位素效应,广泛的透明度范围,高激光损伤阈值和较低的生产成本(4、5)。高质量晶体的快速增长和各种有机和无机杂质掺杂KDP晶体的研究已经被各种调查报告[-]。提高KDP晶体的质量和性能的基于KDP的设备可以实现合适的掺杂物,如过渡金属有机和无机掺杂物中添加适当的摩尔%。

本文尝试生长大尺寸光学透明的丙氨酸由缓慢蒸发溶液掺杂KDP晶体生长技术。生长晶体的特点是紫外- PXRD和傅立叶变换红外光谱分析和NLO测量。

二世。材料和方法

丙氨酸掺杂KDP晶体是使用优质种子生长晶体在室温下通过溶剂蒸发法。Analar级试剂(AR) L -丙氨酸和KDP。种子制备的晶体,饱和溶液KDP的准备,然后保存在一个培养皿,允许种植种子晶体在4 - 5天。丙氨酸掺杂KDP溶液的pH值被发现3。合成盐又在双蒸馏水溶解,然后再结晶的自然蒸发过程。这个过程被重复两次改善材料的纯度。更大的规模的增长周期需要25天。生长晶体是无色、透明的发现的。图1显示了照片ofL-Alanine掺杂KDP晶体。

三世。结果与讨论

紫外可见光谱分析

生长晶体的光学透射光谱进行了200 nm - 2200 nm范围覆盖整个近紫外、可见和近红外区用日本岛津公司uv - 160光谱仪找到传播范围的适应性生长晶体的光学应用。一个光学抛光单晶用于这项研究。丙氨酸掺杂KDP的紫外发射和吸收光谱如图。2 (a)和(b)。很强的吸收波长和紫外线切断位于268 nm掺丙氨酸KDP晶体,它揭示了生长晶体的光学质量好。高传播在整个可见地区丙氨酸掺杂KDP晶体证明紫外线可调谐激光晶体生长的适用性和二次谐波发生(宋惠乔)设备应用程序。带隙计算使用公式,如= hc /λ发现4.63 eV。没有吸收和优秀的传播在整个可见区域使得这个水晶适合光电应用(17 - 19)。

光吸收系数(α)透光率的计算使用以下关系,

“T”是透光率,和' d '是晶体的厚度。由于直接带隙,水晶在研究中有一个吸收系数(α)服从以下关系高光子能量(ν)

whereEg晶体的光学带隙,是一个常数。的变化(αhν)2 vs (hν)绘制,如图3所示。带隙测量发现5电动汽车,这表明晶体为二次谐波发生大的光子吸收。

粉末x射线衍射

x射线衍射技术是一种强大的工具来分析晶体材料的性质。如果调查的材料是水晶,定义良好的山峰将观察到的。粉末X射线衍射分析是由使用锅分析X射线衍射仪和铜Kα辐射。样本扫描范围20°- 80°。丙氨酸掺杂KDP晶体的x射线衍射模式获得如图4所示。

红外光谱谱研究

红外光谱分析实际上是用于理解它所提供的化学成键和官能团的信息出现在合成化合物。红外光谱被记录在400 - 4000 cm - 1范围。丙氨酸掺杂KDP的红外光谱谱图5所示。观察到的频率及其作业掺丙氨酸KDP晶体表1中列出。

表1。频率和丙氨酸掺杂KDP晶体的作业。

二次谐波发生效率测量

第一和最广泛使用的技术确认宋惠乔从潜在的二阶NLO材料是库尔茨粉技术[20]toidentify非中心对称的晶体结构的材料。丙氨酸宋惠乔转换效率的掺杂研究了KDP晶体使用1064 nm Nd: YAG激光。试验装置的示意图如图6。的样本LAKDP在粉末形式。来做相关比较与已知宋惠乔材料,KDP也渗进的地面和相同的粒径范围。粉末样品在单独的制服micro-capillary管孔填充密封的约1.5毫米直径。q开关、基本波长1064纳米的激光Nd: YAG激光器通常落在样品室。入射光的力量被测量为4.4 mj /脉冲。输入激光被允许通过一个红外反射器,然后直接在微晶体粉末样品装在一个毛细管。光电二极管探测器和示波器安排测量样本发出的光。 The SHG radiations of 532nm (green light) emitted were collected by a photomultiplier tube (PMT-Hamamatsu-model R 2059). The optical signal incident on the PMT was converted into voltage output at the CRO (Tektronix-TDS 305213).

输出强度宋惠乔给相对的NLO效率值的材料。发现的效率宋惠乔is58% KDP的标准。

四。结论

丙氨酸掺杂KDP晶体的光学质量好的水晶一直增长缓慢蒸发方法。依照此光谱表明,晶体生长是通过200 - 2200纳米光学透明,因此建议这种材料是否适合光学设备。粉末x射线衍射分析证实了晶体生长晶体的性质。红外光谱分析证实了晶体中官能团的存在。宋惠乔测试证明thegrown晶体非线性光学材料的潜在候选人。光学透明度高和微观硬度特性表现出成熟的光学质量和适用性KDP晶体掺杂丙氨酸光电设备的应用程序。

确认

作者欣然承认提供的设施工程的牛津大学,班加罗尔,做这项工作,也在记录所支持的赛义夫,高知县,分析完成。

引用

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