上海硅酸鹽所研制成功60mmx60mm口徑YCOB晶體器件

　　YCa4O(BO3)3（簡稱YCOB）晶體是1996年由法國科學院Aka等人發明的新晶體，此后人們發現該晶體具有優越的非線性光學性能、高溫壓電性能以及良好的化學穩定性，在近幾年重新受到重視。與高功率激光系統常用的非線性光學晶體LiB3O5（LBO）相比，該晶體具有如下優點：晶體不易潮解；有效非線性光學系數比前者大37.5%；溫度容許范圍寬22倍；雖抗激光損傷閾值相近，但參量熒光小三個數量級；熱膨脹系數小一個數量級且各向異性小，可加工性能更好。該晶體可采用提拉法生長，生長周期短，成本更低，有利于獲得可制作大口徑激光器件的晶體。用該晶體制作的大口徑激光器件，可實現高能量和高功率激光系統的倍頻（SHG）、三倍頻（THG）、光參量振蕩（OPO）、光參量放大（OPA）以及光參量啁啾脈沖放大（OPCPA）。

　　2010年，中國科學院上海硅酸鹽研究所在國家863項目的資助下，開展了YCOB晶體的生長研究，攻克原料合成的難題，并探索合適溫場，解決晶體多晶、發黑等生長問題，于2010年初獲得1英寸直徑YCOB晶體；2010年底成功生長2英寸直徑YCOB晶體，2011年3月將YCOB晶體的直徑擴大到3英寸以上；隨后克服晶體解理、包裹體、生長條紋等生長缺陷，于2011年6月獲得了無開裂和無包裹體的晶體；經測試，晶體光學均勻性好于2.0x10-5，用該晶體制作了60 mm X 60 mm口徑的YCOB晶體非線性光學器件，成功應用于焦耳量級的非共線參量啁啾脈沖放大（OPCPA），在前端鈦寶石啁啾脈沖放大基礎上，將能量35 J的527 nm泵浦光轉化為能量3.36 J的800 nm信號光，該信號光壓縮脈沖周期為44.3fs，帶寬達到49 nm，表明YCOB晶體可成為拍瓦激光系統的末級放大器（初步結果發表于Optics Letters 37(2012)1712）。

　　另外，YCOB晶體同時是一種性能優異的高溫壓電材料，其優點是從室溫至熔點沒有相變點，壓電活性保持到接近熔點；而且高溫電阻率極高，是迄今為止報道的高溫電阻率最高的晶體材料，800oC電阻率達到2.0x108Ω?cm，1000oC電阻率仍大于1.0x107Ω?cm。該晶體制作的壓電傳感器可應用于高達1000oC的溫度環境中，可用作航空航天發動機的振動監測器件。

　　目前，上海硅酸鹽所所屬的西卡思（SICCAS）公司已開始向各類用戶提供高品質、大口徑的YCOB晶體非線性光學和壓電器件。

　　直徑3英寸YCOB晶體和60mm X 60mm口徑器件