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随着紫外激光技术的发展,高功率的全固态355nm激光器因其结构紧凑、能耗低、输出光束质量高、成本低廉而受到重视。通过非线性光学晶体对Nd:YAG1064nm激光实行三倍频转换是获得355nm紫外谐波光的最有效的途径。目前,LiB3O5晶体(LBO)因其相对高的非线性光学系数和抗激光损伤阈值而广泛用于商用激光器中的三倍频输出355nm紫外激光。CsB3O5晶体(CBO)在Nd:YAG1064nm激光三倍频转换方面表现出了卓越的性能,其三倍频转换效率约为LBO晶体的2倍。目前CBO晶体的主要问题是大尺寸单晶生长不稳定;晶体的散射颗粒影响了光学品质;在大气环境中的潮解性制约了它的实用化。本论文主要针对以上三个问题,研究了CBO晶体稳定生长的条件,并研究了晶体缺陷的形貌和产生原因,通过改善生长条件消除或减少了缺陷,提高了晶体的光学品质;研究了CBO晶体的潮解习性以及提高晶体抗潮解能力的解决方法。主要工作如下:1.通过探索,寻找到更加稳定的大尺寸CBO晶体的生长条件。采用液相法合成CBO粉料的手段,获得了分散均匀的CBO原料,降低了CBO的熔料温度,消除了配料过程中的原料挥发损失,避免了CBO多晶相的出现;采用Cs2O过量4mol%的原始配比,补充了生长过程中的Cs2O挥发,并降低了熔体的粘度,生长出无明显光路的CBO晶体。在晶体生长过程中,采用生长区域倒温度梯度的温度场,在晶体生长期间生长区域不降温或者少降温,消除了由于温度改变造成的温场微扰,探索出了稳定生长大尺寸CBO单晶的条件。获得了光学均匀性达到Δn～4.3×10-6/cm的晶体,CBO晶体的抗激光损伤阈值提高到了10.371GW/cm2@1064nm,7.5ns。2.研究了CBO晶体中拼晶、生长台阶、中芯失透等缺陷的成因;利用溶液侵蚀的方法研究了CBO晶体中的位错缺陷,并用金相显微镜对位错的形貌、走向等进行了分析;利用同步辐射X射线白光形貌术对CBO晶体中的生长层缺陷进行了研究。采用了调整合适的原料配比、温场、控制降温速率和旋转速率的手段减少或消除了上述缺陷。3.将三倍频增透膜用于CBO晶体,CBO晶体在1064nm、532nm和355nm三波长的反射率分别降至0.06%、0.16%和0.11%。对镀有增透膜的CBO三倍频器件进行了355nm激光输出测试,获得了21.87%的转换效率,在不改变其他条件的情况下,增透膜将CBO器件的三倍频转换效率提高提高了2.4%。4.用化学侵蚀法研究了CBO晶体的潮解过程,证明了水分子是沿CBO晶体的[010]方向进入晶体内部的。从结构上研究了CBO晶体的潮解机理,在CBO晶体的[010]方向存在着占总面积约90%大小的孔洞,水分子可以自由渗透,并打开CBO晶体B-O键生成Cs2B4O7·5H2O和H3BO3。分别用硅烷偶联剂和紫外光固化剂制备了CBO晶体的防潮保护膜,可在150℃的环境下正常工作,满足CBO器件的工作环境要求。