新疆理化所在新型紫外非线性光学晶体研究中取得进展_光学

新疆理化所在新型紫外非线性光学晶体研究中取得进展

2023/2/15 9:03:41 15916: 来源：新疆理化技术研究所

摘要：合成紫外非线性光学材料需要满足苛刻的性能要求，因而在材料设计中存在挑战。

　　【仪表网研发快讯】固体紫外激光器广泛应用于商业和科学领域。非线性光学材料能够对激光器输出的特定波长的激光进行激光频率的转换和拓展，颇具应用价值。例如，利用非线性光学材料进行的Nd:YAG激光辐射的四次谐波产生是输出266 nm紫外激光的有效方式。合成紫外非线性光学材料需要满足苛刻的性能要求，因而在材料设计中存在挑战。

既往研究提出了氟导向材料设计策略，以在硼酸盐体系中探索具有优异性能的双折射和非线性光学材料。向硼酸盐中引入氟可以有效地丰富结构化学和调控光学性能。LiB₃O₅(LBO)晶体是重要的非线性光学材料，并得到广泛应用，但遗憾的是其小的双折射导致LBO晶体无法实现1064 nm激光的直接四倍频输出。是否可以通过调整晶体结构来增大LBO的双折射，从而达到更短的相位匹配波长？

　　近期，中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心通过化学合成制备得到氟硼酸盐晶体LiNaB₆O₉F₂。LiNaB₆O₉F₂具有由[B₆O₁₁F₂]基本构建模块组成的二互穿³[B₆O₉F₂]_∞三维网络，这是首次在氟硼酸盐体系中观察到。LiNaB₆O₉F₂在深紫外截止边，大的倍频响应（1.1 × KDP），合适的双折射（0.067@1064 nm）之间实现了更好的平衡。随着氟的引入，LiNaB₆O₉F₂展示出氟导向性能优化，包括比LBO更大的双折射（0.067@1064 nm之于LBO的0.040@1064 nm），比LBO更短的相位匹配波长（210 nm之于LBO的277 nm）。该工作丰富了氟硼酸盐的结构化学，证明了氟导向策略是探索具有优良光学性能的非线性光学晶体的可行方法。