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福建物構所深紫外非線性光學晶體材料研究獲新進展

        深紫外激光具有波長短、光子能量高等優點,因而在高分辨率成像、光譜應用、微細加工等諸多領域具有重要的應用價值,利用深紫外非線性光學晶體進行變頻是獲得深紫外激光的主要手段。優良的深紫外非線性光學晶體既要具有大的非線性光學效應,又要具有短的紫外吸收邊,而這兩種性能在某種程度上是相互沖突的,這就需要在兩者之間達到一個微妙的平衡。目前,已知的深紫外非線性光學晶體幾乎都是硼酸鹽,基于磷酸鹽的深紫外材料極為少見且非線性光學效應較弱。

      在國家基金委優秀青年基金及科技部973重大研究計劃等項目的支持下,福建物構所中科院光電材料化學與物理重點實驗室羅軍華課題組引入較大尺寸的堿土金屬和堿金屬陽離子到磷酸鹽中,成功構建了兩個不含對稱中心的新型磷酸鹽化合物RbBa2(PO3)5和Rb2Ba3(P2O7)2。其中,RbBa2(PO3)5兼具深紫外磷酸鹽中最短的紫外吸收邊(163 nm)和最大的粉末倍頻效應(1.4倍KDP),從而在這兩者之間實現了很好的平衡。同時,RbBa2(PO3)5在1064 nm處相位匹配,同成分熔融,易于晶體生長,這使得RbBa2(PO3)5作為深紫外非線性光學材料具有潛在應用前景。此外,該課題組與中科院理化所林哲帥研究員合作對相關磷酸鹽的光學性質作了理論計算,發現隨著磷氧結構基元中[PO4]3-單元聚合程度的提高,相應磷氧結構基元的微觀非線性光學系數增大;在RbBa2(PO3)5晶體結構中,[PO4]3-單元共頂點連接形成無限的一維[PO3]鏈,從而使RbBa2(PO3)5顯示出較大的非線性光學活性,這一工作為設計具有高非線性光學活性的深紫外磷酸鹽材料提供了新思路。相關研究成果發表在了《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc.2014, DOI: 10.1021/ja504319x)上

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