Claims (29)
1. Кристалл SrB4O7 или PbB4O7, сконфигурированный с множеством доменов с соответствующей периодически чередующейся полярностью оси кристалла, что обеспечивает применение QPM, причем домены имеют параллельные в высокой степени границы, отклоняющиеся друг от друга менее чем на 1 мкм на расстоянии 10 мм.1. An SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 crystal configured with multiple domains with corresponding periodically alternating crystal axis polarity to enable QPM applications, the domains having highly parallel boundaries deviating from each other by less than 1 µm at a distance 10 mm.
2. Кристалл SrB4O7 или PbB4O7 по п. 1, причем кристалл сконфигурирован как нелинейный оптический элемент с QPM, используемый для преобразования основной частоты в высшую гармонику, выбранную из группы, которую составляют генерация второй гармоники, генерация третьей гармоника, генерация высших гармоник, и оптических параметрических взаимодействий.2. The SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 crystal according to claim 1, wherein the crystal is configured as a non-linear QPM optical element used to convert the fundamental frequency to a higher harmonic selected from the group consisting of second harmonic generation, third harmonic generation, generation of higher harmonics, and optical parametric interactions.
3. Кристалл SrB4O7 или PbB4O7 по п. 1, причем кристалл сконфигурирован в качестве зародыша для выращивания более крупного нелинейного кристалла SrB4O7 или PbB4O7.3. The SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 crystal of claim 1, wherein the crystal is configured as a seed for growing a larger non-linear SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 crystal.
4. Нелинейный кристалл SrB4O7 или PbB4O7 по п. 1, в котором толщина каждого домена для света VIS-DUV находится в диапазоне от 0,2 мкм до приблизительно 20 мкм.4. The non-linear SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 crystal of claim 1, wherein the thickness of each domain for VIS-DUV light is in the range of 0.2 µm to about 20 µm.
5. Нелинейный кристалл SrB4O7 или PbB4O7 по п. 1, дополнительно имеющий ограничительную апертуру с минимальным диаметром, который составляет от приблизительно 1 мм до приблизительно 5 см.5. Nonlinear SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 crystal according to claim 1, further having a restrictive aperture with a minimum diameter that is from about 1 mm to about 5 cm.
6. Способ изготовления периодической структуры в нелинейном кристалле тетрабората стронция (SrB4O7) или тетрабората свинца (PbB4O7), включающий:6. A method for manufacturing a periodic structure in a nonlinear crystal of strontium tetraborate (SrB 4 O 7 ) or lead tetraborate (PbB 4 O 7 ), including:
упорядочение поверхности блока кристалла SrB4O7 или PbB4O7, в результате чего образуется множество чередующихся защищенных и незащищенных имеющих одинаковые размеры областей с одинаковым знаком полярности на поверхности;ordering the surface of the SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 crystal block, resulting in a plurality of alternating protected and unprotected equal-sized regions with the same polarity sign on the surface;
генерацию возмущения на упорядоченной поверхности, в результате чего изменяется знак полярности кристалла каждой второй области, таким образом, что получается кристалл SrB4O7 или PbB4O7, содержащий множество доменов с чередующейся полярностью и способный обеспечивать QPM.generating a perturbation on the ordered surface, thereby changing the sign of the crystal polarity of every second region, so that a SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 crystal containing a plurality of domains with alternating polarity and capable of providing QPM is obtained.
7. Способ по п. 6, в котором стадия упорядочения включает:7. The method of claim 6, wherein the sequencing step comprises:
нанесение слоя фоторезиста на поверхность перед упорядочением,applying a layer of photoresist to the surface before sequencing,
нанесение маски с желательным периодом поверх слоя фоторезиста, в результате чего образуется множество областей с открытым фоторезистом и покрытым фоторезистом, которые чередуются друг с другом, иapplying a mask with a desired period over the photoresist layer, resulting in a plurality of exposed photoresist and covered photoresist regions that alternate with each other, and
удаление слоя фоторезиста из областей с открытым фоторезистом, в результате чего образуются защищенные и незащищенные области на поверхности.removal of a layer of photoresist from areas with exposed photoresist, resulting in the formation of protected and unprotected areas on the surface.
8. Способ по п. 6, в котором стадия упорядочения включает:8. The method of claim 6, wherein the sequencing step comprises:
металлизацию упорядоченной поверхности,metallization of an ordered surface,
нанесение слоя фоторезиста поверх металлизированной поверхности,applying a layer of photoresist over a metallized surface,
нанесение маски с желательным периодом поверх слоя фоторезиста, в результате чего образуется множество областей с открытым фоторезистом и покрытым фоторезистом, которые чередуются друг с другом, иapplying a mask with a desired period over the photoresist layer, resulting in a plurality of exposed photoresist and covered photoresist regions that alternate with each other, and
удаление слоя фоторезиста и металла из областей с открытым фоторезистом, в результате чего образуются упорядоченные области.removing the photoresist layer and metal from the areas with exposed photoresist, resulting in the formation of ordered areas.
9. Способ по п. 6, в котором стадия генерации возмущения включает:9. The method according to claim 6, in which the stage of generating a disturbance includes:
структурирование упорядоченной поверхности с защищенными и незащищенными областями блока кристалла, в результате чего образуется формирование на каждой второй области,structuring an ordered surface with protected and unprotected areas of the crystal block, resulting in a formation on every second area,
генерацию внутреннего возмущения на упорядоченной поверхности блока кристалла с применением технология высокотемпературного расплава, в результате чего растет кристалл SrB4O7 или PbB4O7 с множеством доменов с чередующейся полярностью, соответствующих упорядоченным областям, причем в качестве высокотемпературной технологии выбрана технология Чохральского, Бриджмена, направленной перекристаллизации или выращивания из раствора с внесенными сверху зародышами кристаллизации.generation of internal perturbation on the ordered surface of the crystal block using high-temperature melt technology, as a result of which a SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 crystal grows with a plurality of domains with alternating polarity corresponding to ordered regions, and the technology of Czochralski, Bridgman is chosen as a high-temperature technology, directional recrystallization or growth from a solution with crystallization nuclei introduced from above.
10. Способ по п. 6, в котором стадия генерации возмущения включает:10. The method according to claim 6, in which the stage of generating a disturbance includes:
структурирование упорядоченной поверхности, имеющей защищенные и незащищенные области, в результате чего образуется формирование на каждой второй области,structuring an ordered surface having protected and unprotected areas, resulting in a formation on every second area,
применение внешнего генерированного возмущения к структурированной упорядоченной поверхности, в результате чего изменяется знак полярности каждой второй области, иapplying an externally generated perturbation to a structured ordered surface, as a result of which the sign of the polarity of every second region changes, and
применение технологии высокотемпературного расплава, в результате чего растет кристалл SrB4O7 или PbB4O7 с множеством доменов с чередующейся полярностью, соответствующих полярности соответствующих областей, причем в качестве высокотемпературной технологии выбрана технология Чохральского, Бриджмена, направленной перекристаллизации или выращивания из раствора с внесенными сверху зародышами кристаллизации.the use of high-temperature melt technology, as a result of which a crystal of SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 grows with a plurality of domains with alternating polarity corresponding to the polarity of the corresponding regions, and the technology of Czochralski, Bridgman, directional recrystallization or growth from a solution with introduced above the nuclei of crystallization.
11. Способ по п. 6, в котором стадия генерации возмущения включает применение внешней силы к защищенным областям упорядоченной поверхности, в результате чего изменяется знак полярности каждой второй области.11. The method of claim. 6, in which the stage of generating a disturbance includes applying an external force to the protected areas of the ordered surface, as a result of which the sign of the polarity of every second area changes.
12. Способ по п. 11, дополнительно включающий применение технологии высокотемпературного расплава, в результате чего этого растет кристалл SrB4O7 или PbB4O7 с множеством доменов с чередующейся полярностью, соответствующих полярности соответствующих областей, посредством применения блока кристалла с возмущенной упорядоченной поверхностью в качестве зародыш кристаллизации в технологии высокотемпературного расплава, причем в качестве высокотемпературной технологии выбрана технология Чохральского, Бриджмена, направленной перекристаллизации или выращивания из раствора с внесенными сверху зародышами кристаллизации, причем зародыш кристаллизации представляет собой прямоугольник, удлиненный в направлении распространения света, которое соответствует одной из осей блока кристалла, в результате чего становится максимальным выход из монокристалла.12. The method of claim. 11, further comprising the use of high-temperature melt technology, as a result of which grows a crystal of SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 with a plurality of domains with alternating polarity corresponding to the polarity of the respective regions, by using a block of crystal with a perturbed ordered surface as a crystallization nucleus in high-temperature melt technology, and Czochralski, Bridgman technology, directional recrystallization or growth from a solution with crystallization nuclei introduced from above is chosen as a high-temperature technology, and the crystallization nucleus is a rectangle elongated in the direction of light propagation, which corresponds to one of the axes block of the crystal, resulting in the maximum output from the single crystal.
13. Способ по п. 11, включающий введение сформированного кристалла SrB4O7 или PbB4O7 в лазерную систему для генерации гармоники основной длины волны, причем гармоника выбрана из группы, которую составляют генерация второй гармоники, генерация третьей гармоники, генерация высшей гармоники и оптические параметрические взаимодействия.13. The method according to claim 11, including introducing the formed SrB 4 O 7 or PbB 4 O 7 crystal into a laser system for generating a harmonic of the fundamental wavelength, the harmonic being selected from the group consisting of second harmonic generation, third harmonic generation, higher harmonic generation and optical parametric interactions.
14. Способ по п. 10, в котором генерация возмущения включает применение механического напряжения, термического напряжения, электрического поля, ионной имплантации, диффузии внутрь объема, ультрафиолетового излучения, рентгеновского излучения или физического контакта с упорядоченной поверхностью вторичного блока кристалла SrB4O7 или PbB4O7, причем вводимые в контакт упорядоченные поверхности соответствующих блоков кристаллов имеют противоположные полярности.14. The method of claim. 10, in which the generation of perturbation includes the application of mechanical stress, thermal stress, electric field, ion implantation, diffusion into the volume, ultraviolet radiation, X-ray radiation, or physical contact with the ordered surface of the secondary block of the SrB 4 O 7 or PbB crystal 4 O 7 , and the ordered surfaces of the corresponding blocks of crystals brought into contact have opposite polarities.
15. Способ по п. 6, в котором области, присутствующие на упорядоченной поверхности блока кристалла имеют требуемую толщину для света VIS-UV-DUV, составляющую от 0,5 мкм до приблизительно 20 мкм.15. The method of claim 6, wherein the regions present on the ordered surface of the crystal block have a desired thickness for VIS-UV-DUV light of 0.5 µm to about 20 µm.