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[材料资讯] 潘世烈课题组:锌硼酸盐紫外非线性光学晶体研究获进展

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发表于 2019-9-18 16:42:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 zaiye 于 2019-9-18 17:43 编辑

紫外(200 nm<λ<400 nm)非线性光学晶体是全固态激光器输出紫外激光的关键元件,近几十年被国内外科研机构广泛研究。目前,266 nm(Nd: YAG四倍频)紫外激光输出主要由β-BaB2O4(β-BBO)和CsLiB6O10(CLBO)两种晶体实现。然而,β-BBO晶体过大的双折射率及CLBO晶体的潮解性,导致这两种晶体仍无法满足该波段激光输出的需求。因此,探索新型四倍频紫外非线性光学晶体是十分必要且迫切的。

锌硼酸盐

锌硼酸盐
  KBe2BO3F2(KBBF)晶体能够实现Nd:YAG的直接六倍频深紫外激光(λ=177.3 nm)输出,其优异光学性能得益于它结构中[Be2BO3F2]∞层的平行排列。然而,阴离子基团的层状平行排列,也导致了KBBF晶体具有层状生长习性而无法生长较厚的晶体。此外,KBBF晶体原料含有剧毒BeO也为晶体生长带来了极大挑战。中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈团队以KBBF晶体为原型,成功获得了一种无毒、无层状习性的紫外非线性光学晶体Zn2BO3(OH),该晶体在结构上保留了对性能有益的KBBF层状结构,并用Zn替换KBBF晶体中的Be使该材料无毒性。同时,消除了KBBF晶体中导致层状生长习性的层间离子,从而使晶体生长习性显著改善。Zn2BO3(OH)晶体性能优异,具有大倍频效应(KH2PO4的1.5倍)、宽透过范围(紫外截止边204 nm)、合适的双折射率(可见光区约为0.067),计算相位匹配波长为248 nm,是具有潜力的紫外非线性光学材料。
  相关研究成果发表在《先进科学》(Adv. Sci., DOI: 10. 1002/advs.201901679)上,进一步研究评估工作正在进行中。
  该研究获得科技部、国家基金委和中科院的大力支持。


论文链接


非线性光学晶体是对于激光强电场显示二次以上非线性光学效应的晶体。非线性光学晶体是一种功能材料,其中的倍频(或称“变频”)晶体可用来对激光波长进行变频,从而扩展激光器的可调谐范围,在激光技术领域具有重要应用价值。具有非线性光学效应的晶体。广义指在强光或外场作用下能产生非线性光学效应 的晶体。通常将强光作用下产生的称为非线性光学晶体; 外场作用下产生的称电光、磁光、声光晶体。此外,还 有含共轭体系的有机分子组成的晶体或聚合物。广泛应用的有KH2PO4(KDP)、NH4H2PO4(ADP)、CsH2A5O4(CDA);KTiOPO4、KNbO3、NiNbO3、 Ba2NaNb5O15;BaB2O4(BBO)、LiB3O5(LBO)、NaNO2;GaAs、InSb、InAs、 ZnS等。按状态分为块状、薄膜、纤维、 液晶。利用二阶非线性效应产生的倍频、混频、参量振荡及光参量放大等变频技术,可拓宽激光的波长范围,已应用于核聚变、医疗、水下摄影、光通信、 光测距等方面。


潘世烈,男,理学博士,中国科学院新疆理化技术研究所研究员,博士生导师,中国科学院“百人计划”学者,国家杰出青年科学基金获得者,国家"万人计划"领军人才入选者,中国科学院新疆理化技术研究所副所长,中科院“特殊环境功能材料与器件”重点实验室主任。
1996年于郑州大学获得理学学士学位,同年保送郑州大学研究生于1999年获理学硕士学位,2002年7月于中国科学技术大学获理学博士学位,2004年中国科学院理化技术研究所博士后出站后,到美国Northwestern University化学系做博士后研究。2007年6月招聘回国到中国科学院新疆理化技术研究所工作入选中科院“百人计划”。先后在J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.等刊物上发表SCI论文300余篇,其中,SCI影响因子大于4.0的文章130余篇。授权美国发明专利7项,授权中国发明专利61项。已培养博士研究生20名,硕士研究生31名,出站博士后4名。目前在站博士后3名,在读博士研究生12名,硕士研究生26名。




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