1 中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳 621999
2 四川省新材料研究中心，四川 成都 610200
3 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621999
光参量振荡(OPO)技术是目前实现全固态可调谐高功率3～5 μm中红外激光的主流方案，其核心是红外非线性光学晶体，晶体品质决定红外激光功率水平。磷锗锌(ZnGeP2,ZGP)晶体性能优异，被称为“中红外非线性光学晶体之王”，但在0.7～2.2 μm附近存在异常的光学吸收带，这阻碍了ZGP OPO功率的进一步提升。针对这一问题，采用自制的梯度冷凝炉，结合超低梯度冷凝技术，生长出3.8～5.0 cm大尺寸ZGP单晶，通过定向、切割、退火、抛光、镀膜等处理后，成功实现了多种规格OPO器件的生产，最大器件尺寸达30 mm×30 mm×40 mm，器件在波长2.09 μm和1.064 μm处的吸收系数分别低至0.015 cm－1和0.4 cm－1。采用单块超低吸收ZGP OPO器件，实现了3～5 μm高功率中红外激光输出，功率达107 W，斜率效率为75%，光光效率为61.8%，光束质量(M2)为3.1左右。
1 中国工程物理研究院化工材料研究所, 绵阳 621999
2 四川省新材料研究中心, 成都 610200
3 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 绵阳 621999
磷锗锌(ZnGeP2, ZGP)晶体是一种性能十分优异的中红外非线性光学材料。本研究采用自制的双温区管式炉成功合成出高纯ZGP多晶, 单次合成量达到600 g; 采用超微梯度水平冷凝法(0.5~1 ℃/cm)成功生长出55 mm×30 mm×160 mm的大尺寸ZGP单晶; 通过工艺优化、定向、切割、退火、抛光和高能束流辐照等处理工艺, 成功实现大口径(12 mm×12 mm×50 mm)ZGP晶体器件制备, 器件在2.09 μm的吸收系数仅为0.03 cm-1, 可以用于大能量和高平均功率红外激光输出。
中红外非线性光学晶体 ZnGeP2单晶 水平梯度冷凝法 晶体生长 mid-infrared nonlinear optical crystal ZnGeP2 single crystal horizontal gradient freeze method crystal growth
