紫外非線性光學晶體可以通過二次諧波發生過程產生短波激光,在現代激光技術中具有重要應用價值。紫外非線性光學材料需要滿足以下基本性能條件,即在紫外波段有寬的透過范圍;具有合適的雙折射率以滿足紫外波段的相位匹配;具有較大的倍頻(SHG)效應【>1×KH2PO4 (KDP)】。然而,同時滿足上述條件以及尋找新體系的紫外非線性光學材料具有挑戰。目前,關于硼硫酸鹽中紫外非線性光學晶體的研究較少,主要原因在于硼硫酸鹽結構中的四面體基團光學各向異性較小,導致材料往往具有較小的雙折射率,無法實現短波長相位匹配。
近日,中國科學院新疆理化技術研究所潘世烈研究團隊首次將具有大的光學各向異性的平面[BO3]基元引入到硼硫酸鹽中,得到了富硼的硼硫酸鹽(NH4)2B4SO10(ABSO),該晶體具有新穎的[B4SO10]∞的層狀結構和較其他已知硼硫酸鹽明顯增強的雙折射率。該晶體具有深紫外的截止邊(184 nm)、大SHG效應(在1064 nm為1.1×KDP ,在532 nm為 0.15×β-BBO)和大的雙折射(1064 nm時為0.053),其最短SHG相匹配波長可以達到252 nm,把硼硫酸鹽的最短相位匹配波長推向了新波段。
該晶體能夠通過簡單的化學氣相沉積方法生長單晶。它表現出的雙折射增益驗證了利用平面[BO3]基元優化硼硫酸鹽雙折射性能的可行性,并為在富硼的硼硫酸鹽中探索新型紫外非線性光學晶體開辟了廣闊前景。相關研究成果發表在《德國應用化學》上。研究工作得到國家自然科學基金、中科院等的支持。
ABSO中的[BO3]基元使其雙折射率較其他硼硫酸鹽有顯著增益
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