NONLINEAR SINGLE CRYSTAL OF LITHIUM CHALCOGENIDES AND METHOD FOR ITS PREPARATION

• Main Authors: Lobanov Sergej Ivanovich, Eliseev Aleksandr Pavlovich, Isaenko Lyudmila Ivanovna, Goloshumova Alina Aleksandrovna, Kurus Aleksej Fedorovich
• Format: Patent
• Language: English; Russian
• Published: 29.12.2021
• Subjects: AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUSPOLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR; CHEMISTRY; CRYSTAL GROWTH; DEVICES OR ARRANGEMENTS, THE OPTICAL OPERATION OF WHICH ISMODIFIED BY CHANGING THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIUM OF THEDEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF THE INTENSITY,COLOUR, PHASE, POLARISATION OR DIRECTION OF LIGHT, e.g.SWITCHING, GATING, MODULATING OR DEMODULATING; FREQUENCY-CHANGING; METALLURGY; NON-LINEAR OPTICS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICS; PHYSICS; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; SINGLE-CRYSTAL-GROWTH; TECHNIQUES OR PROCEDURES FOR THE OPERATION THEREOF; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL ORUNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL

FIELD: crystallography.SUBSTANCE: invention relates to lithium chalcogenide crystals for nonlinear optics. A nonlinear single crystal of lithium chalcogenides of the general formula LixAg1-XGaSe2, where x takes any value from 0.01 to 0.98 with a corresponding change in the spatial group from tetragonal I2d to rhombic Pna21(at x=0.98), unit cell parameters 5.991<a<6.842, 5.991<b<8.251, 6.549<c<10.884, volume 369.711<V<390.584characterized by functional parameters: transparency range 0.37-19.6 microns, band gap at a temperature of 300 K 1.8-3.34 eV, birefringence value Δn>0.02, nonlinear coefficient 9.9-39.0 pm/V, optical destruction threshold 15-90 MW/cm2with a pulse duration of 6 ns, a repetition rate of 100 Hz, a wavelength of 1.064 microns. The method for obtaining a single crystal LixAg1-XGaSe2, where x takes any value from 0.01 to 0.98, consists in pre-synthesizing LixAg1-XGaSe2compounds from elementary components Ag, Se, Ga (4N) and Li (2N) under conditions of ensuring a stoichiometric ratio of components, then growing a single crystal by the Bridgman method in a vacuum ampoule installed in an oven at a growth rate of 5 to 10 mm/day and an average axial temperature gradient of 10 to 20°C/cm and cool the oven at room temperature.EFFECT: obtained crystals are transparent in a wide range of wavelengths and provide the realignment of visible and near-infrared laser radiation into the mid-IR range.1 cl, 3 dwg, 1 tbl, 3 ex Изобретение относится к кристаллам литиевых халькогенидов для нелинейной оптики. Нелинейный монокристалл литиевых халькогенидов общей формулы LixAg1-xGaSe2, где х принимает любое значение от 0,01 до 0,98 с соответствующим изменением пространственной группы от тетрагональной I2d до ромбической Pna21(при х=0,98), параметры элементарной ячейки 5,991<a<6,842, 5,991<b<8,251, 6,549<с<10,884, объем 369,711<V<390,584характеризующийся функциональными параметрами: диапазоном прозрачности 0,37-19,6 мкм, шириной запрещенной зоны при температуре 300 К 1,8-3,34 эВ, величиной двулучепреломления Δn>0,02, нелинейным коэффициентом 9,9-39,0 пм/В, порогом оптического разрушения 15-90 МВт/см2при длительности импульса 6 нс, частоте повторения 100 Гц, длине волны 1,064 мкм. Способ получения монокристалла LixAg1-xGaSe2, где х принимает любое значение от 0,01 до 0,98, состоит в том, что предварительно синтезируют соединения LixAg1-xGaSe2из элементарных компонентов Ag, Se, Ga (4N) и Li (2N) в условиях обеспечения стехиометрического соотношения компонентов, затем выращивают монокристалл методом Бриджмена в вакуумированной ампуле, установленной в печи, при скорости выращивания от 5 до 10 мм/сут и среднем значении аксиального температурного градиента от 10 до 20°С/см и охлаждают печь при комнатной температуре. Полученные кристаллы прозрачны в широком интервале длин волн и позволяют реализовать перестройку лазерного излучения видимого и ближнего ИК-диапазона в средний ИК-диапазон. 3 ил., 1 табл., 3 пр.