新疆理化所潘世烈團隊：堿金屬氟硼酸鹽深紫外非線性光學晶體研究取得進展

【成果簡介】

中國科學院新疆理化技術研究所潘世烈團隊通過材料結構基元重組的設計思路，將BBO中的B₃O₆基元引入結構中，同時引入BO₃F基元替代KBBF中劇毒的BeO₃F，設計了新型非線性光學晶體CsB₄O₆F（CBF）。該晶體紫外截止邊達到155nm，倍頻效應為KH₂PO₄（KDP）的1.9倍（KBBF為1.2倍），具有大的雙折射率，最短相位匹配波長預計達到171nm，且具有良好的熱穩定性，是非常有前景的深紫外非線性光學晶體。同時，該晶體為同成分熔融化合物，容易生長大尺寸晶體，有利于產業化。

【圖文導讀】

圖1 CBF的晶體結構

（a）B₄O₈F FBB

（b）NLO活性二維（B₄O6_F）∞層沿軸向的投影

（c）（B₄O₆F）∞層的布置

圖2 CBF的線性和非線性光學性質

（a）UV-Vis-NIR漫反射光譜

（b）DUV傳輸頻譜

【研究內容】

深紫外（波長＜200 nm）非線性光學晶體作為全固態激光器輸出深紫外激光的關鍵元件，近幾十年被國內外科研機構關注并進行深入研究。目前，僅有KBe₂BO₃F₂（KBBF）晶體能夠實現Nd：YAG的直接六倍頻深紫外激光（波長=177.3 nm）輸出。KBBF晶體擁有優異的光學性能，然而受到本征缺陷的制約（層狀習性，原料劇毒等），KBBF晶體無法產業化以滿足行業需求。因此，設計合成新型深紫外非線性光學晶體是目前亟待研究的課題。