新疆理化所堿金屬氟硼酸鹽深紫外非線性光學(xué)晶體研究取得進(jìn)展

　　深紫外（波長(zhǎng)＜200 nm）非線性光學(xué)晶體作為全固態(tài)激光器輸出深紫外激光的關(guān)鍵元件，近幾十年被國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)關(guān)注并進(jìn)行深入研究。目前，僅有KBe2BO3F2（KBBF）晶體能夠?qū)崿F(xiàn)Nd：YAG的直接六倍頻深紫外激光（波長(zhǎng)=177.3 nm）輸出。KBBF晶體擁有優(yōu)異的光學(xué)性能，然而受到本征缺陷的制約（層狀習(xí)性，原料劇毒等），KBBF晶體無(wú)法產(chǎn)業(yè)化以滿足行業(yè)需求。因此，設(shè)計(jì)合成新型深紫外非線性光學(xué)晶體是目前亟待研究的課題。

　　目前，有很多性能優(yōu)異的非線性光學(xué)晶體已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，如應(yīng)用在可見(jiàn)波段的KTiOPO4（KTP），應(yīng)用在紫外波段的BaB2O4（BBO）和LiB3O5（LBO），這些晶體各自具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)基元，選取其中的優(yōu)秀基元并加以改良，可以設(shè)計(jì)合成具有優(yōu)異性能的新型深紫外非線性光學(xué)晶體。其中，BBO具有B-O基元中非線性效應(yīng)最大的B3O6基元，而B3O6基元的懸掛鍵，導(dǎo)致BBO晶體無(wú)法在深紫外區(qū)透過(guò)。中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所潘世烈團(tuán)隊(duì)通過(guò)材料結(jié)構(gòu)基元重組的設(shè)計(jì)思路，將BBO中的B3O6基元引入結(jié)構(gòu)中，同時(shí)引入BO3F基元替代KBBF中劇毒的BeO3F，設(shè)計(jì)了新型非線性光學(xué)晶體CsB4O6F（CBF）。該晶體紫外截止邊達(dá)到155nm，倍頻效應(yīng)為KH2PO4（KDP）的1.9倍（KBBF為1.2倍），具有大的雙折射率，最短相位匹配波長(zhǎng)預(yù)計(jì)達(dá)到171nm，且具有良好的熱穩(wěn)定性，是非常有前景的深紫外非線性光學(xué)晶體。同時(shí)，該晶體為同成分熔融化合物，容易生長(zhǎng)大尺寸晶體，有利于產(chǎn)業(yè)化。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上，進(jìn)一步研究評(píng)估工作正在進(jìn)行中。研究工作獲得科技部，國(guó)家基金委和中科院的支持。

　　論文鏈接 

CBF的線性和非線性光學(xué)性能