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科研進展

新疆理化所在新型紫外非線性光學晶體研究方面取得進展

發布時間:2023-02-13

固體紫外激光器廣泛應用于商業和科學領域,非線性光學材料能夠對激光器輸出的特定波長的激光進行激光頻率的轉換和拓展,具有重要的應用價值。例如,利用非線性光學材料進行的Nd:YAG激光輻射的四次諧波產生是輸出266 nm紫外激光的有效方式。眾所周知,由于合成紫外非線性光學材料需要滿足苛刻的性能要求,因此在材料設計中存在著長期的挑戰。在我們先前的工作中,提出了一種氟導向材料設計策略,以在硼酸鹽體系中探索具有優異性能的雙折射和非線性光學材料。向硼酸鹽中引入氟可以有效地豐富結構化學和調控光學性能。LiB3O5(LBO)晶體是一種著名的非線性光學材料,在世界范圍內得到了廣泛應用。令人遺憾的是,其小的雙折射導致LBO晶體無法實現1064 nm激光的直接四倍頻輸出。是否可以通過調整晶體結構來增大LBO的雙折射,從而達到更短的相位匹配波長?

近期,新疆理化所晶體材料研究中心的科研人員通過化學合成制備得到了氟硼酸鹽晶體LiNaB6O9F2。LiNaB6O9F2具有由[B6O11F2]基本構建模塊組成的二互穿3[B6O9F2]三維網絡,這是在氟硼酸鹽體系中首次觀察到的。LiNaB6O9F2在深紫外截止邊,大的倍頻響應(1.1 × KDP),合適的雙折射(0.067 @ 1064 nm)之間實現了更好的平衡。隨著氟的引入,LiNaB6O9F2展示了氟導向性能優化,包括比LBO更大的雙折射(0.067@1064 nm之于LBO0.040 @ 1064 nm),比LBO更短的相位匹配波長(210 nm之于LBO277 nm)。這項工作豐富了氟硼酸鹽的結構化學,證明了氟導向策略是一種探索具有優良光學性能的非線性光學晶體的可行方法。

該成果以全文Research Article形式發表在Advanced Optical MaterialsAdv. Optical Mater. 2023, 11, 2202195,新疆理化所為唯一完成單位,張方方研究員和潘世烈研究員為通訊作者,李曉凈博士和陳自龍博士為共同第一作者。該研究工作得到了國家基金委和中科院等項目的資助。

全文鏈接:https://doi.org/10.1002/adom.202202195


 

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