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新疆理化所鋅硼酸鹽紫外非線性光學晶體研究獲進展

2019-09-18 新疆理化技術研究所
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  紫外(200 nmλ400 nm)非線性光學晶體是全固態激光器輸出紫外激光的關鍵元件,近幾十年被國內外科研機構廣泛研究。目前,266 nmNd: YAG四倍頻)紫外激光輸出主要由β-BaB2O4β-BBO)和CsLiB6O10CLBO)兩種晶體實現。然而,β-BBO晶體過大的雙折射率及CLBO晶體的潮解性,導致這兩種晶體仍無法滿足該波段激光輸出的需求。因此,探索新型四倍頻紫外非線性光學晶體是十分必要且迫切的。

  KBe2BO3F2KBBF)晶體能夠實現NdYAG的直接六倍頻深紫外激光(λ=177.3 nm)輸出,其優異光學性能得益于它結構中[Be2BO3F2]層的平行排列。然而,陰離子基團的層狀平行排列,也導致了KBBF晶體具有層狀生長習性而無法生長較厚的晶體。此外,KBBF晶體原料含有劇毒BeO也為晶體生長帶來了極大挑戰。中國科學院新疆理化技術研究所潘世烈團隊KBBF晶體為原型成功獲得了一種無毒、無層狀習性的紫外非線性光學晶體Zn2BO3(OH),該晶體在結構上保留了對性能有益的KBBF層狀結構,并用Zn替換KBBF晶體中的Be使該材料無毒性。同時,消除了KBBF晶體中導致層狀生長習性的層間離子,從而使晶體生長習性顯著改善。Zn2BO3(OH)晶體性能優異,具有大倍頻效應(KH2PO41.5)、寬透過范圍(紫外截止邊204 nm)、合適的雙折射率(可見光區約為0.067),計算相位匹配波長為248 nm,是具有潛力的紫外非線性光學材料。

  相關研究成果發表在《先進科學》Adv. Sci., DOI: 10. 1002/advs.201901679)上,進一步研究評估工作正在進行中。

  該研究獲得科技部、國家基金委和中科院的大力支持。

  論文鏈接

 

  Zn2BO3(OH)的結構演變:從KBBFC2-Be2BO3F(C2-BBF)Zn2BO3(OH),保留優勢層狀結構的同時,實現層間作用力增強與無毒化的進步。

打印 責任編輯:葉瑞優

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