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2018-08-10 09:14

中科院新疆理化所非線性光學晶體研究取得進展

非線性光學晶體材料是重要的光電信息功能材料，在激光頻率變換、信息通訊、光信號處理等眾多領域都具有廣泛而重要的應用。隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展對非線性光學晶體材料提出了更多、更高和更全面的要求。其中，作為全固態(tài)激光器輸出紫外、深紫外激光的關鍵元件，紫外、深紫外非線性光學晶體的研制、應用亟待發(fā)展和突破。

　　中國科學院新疆理化技術(shù)研究所特殊環(huán)境功能材料與器件重點實驗室潘世烈研究團隊近年來致力于新型紫外、深紫外非線性光學晶體的設計與合成。該團隊選取經(jīng)典的非線性晶體Sr₂Be₂B₂O₇為模板，通過化學共替代設計策略，用具有相似電子結(jié)構(gòu)的同主族元素Ba和Mg原子共同去替代Sr₂Be₂B₂O₇結(jié)構(gòu)中的Sr和Be原子，成功設計并合成出兩種具有非中心對稱結(jié)構(gòu)的Ba₃Mg₃(BO₃)₃F₃同質(zhì)多晶化合物。該團隊與北京大學研究員孫俊良合作成功獲得正交和六方兩相晶體的單晶結(jié)構(gòu)。利用差熱重分析、變溫X-射線衍射和熱膨脹率測試等實驗方法驗證Ba₃Mg₃(BO₃)₃F₃同質(zhì)多晶的存在及其可逆相變行為。通過大量的助熔劑探索實驗，成功生長出正交相Ba₃Mg₃(BO₃)₃F₃的大尺寸單晶，并基于高質(zhì)量單晶進行了全面的光學性能表征，結(jié)果顯示正交相Ba₃Mg₃(BO₃)₃F₃具有寬的透過波段（184–3780nm）、高的激光損傷閾值（6.2GW/cm²）、適中的雙折射率（0.045@532nm）、較大二階倍頻系數(shù)（d₃₃ = 0.51pm/V）以及良好的熱穩(wěn)定性能。同時，該晶體能夠?qū)崿F(xiàn)相位匹配，晶體易于生長，可望作為紫外非線性光學晶體材料用于紫外激光輸出。

　　相關研究成果發(fā)表在《自然-通訊》上，新疆理化所為第一完成單位，在讀博士研究生米日丁·穆太力普為第一作者。該研究得到了國家自然科學基金委、科技部、中科院等的資助。