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科研进展:一种非线性光学晶体材料相匹配区间蓝移方案

导读: 非线性光学晶体是通过频率转换拓宽固态激光器输出波段的关键材料。随着激光微加工,激光通讯和现代科学仪器的持续发展,对紫外/深紫外非线性光学晶体的需求日益增加。

  非线性光学晶体是通过频率转换拓宽固态激光器输出波段的关键材料。随着激光微加工,激光通讯和现代科学仪器的持续发展,对紫外/深紫外非线性光学晶体的需求日益增加。但是,很多拥有宽的紫外透过范围和大的倍频效应的晶体因其双折射无法满足深紫外相匹配而无法输出深紫外激光。

  中科院新疆理化技术研究所光电功能晶体材料实验室科研人员在深入分析了自主研发生长的非线性光学晶体氯硼酸钾KBOC(K3B6O10Cl)后,基于计算模拟,提出了通过外界加压增加其双折射率从而使最低相位匹配波长蓝移的方法,为非线性光学材料的发展提出了一种可能的加压工程解决方案。

  在文章中,作者发现前人发展的基于长度表象微扰理论的倍频系数计算公式中,零频极限下的Two-bands项严格等于0。从而将之前公式中的三项精简到两项,使倍频系数的计算和分析更加清晰。通过Band-resolved和SHGdensity分析方法,KBOC和KBOB(K3B6O10Br)的B6O10基团中氧的未成键2p占据态和BO3π-反键未占据态被发现是倍频系数和光学各向异性的主要来源。基于此,利用外界压力将类平面的B6O10更加平面化从而增加双折射率的方案在密度泛函理论(DFT)基础上得到验证。加压引起的光学异性增加可以用Lorentz-Lorenz关系合理解释。

  相关研究成果已发表在AppliedPhysicsLetters(2015,106,031906)杂志。该工作得到了国家科技部、国家自然科学基金委、中科院等资助。

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