我國科學家設計金屬氟碘酸鹽非線性光學晶體

2020-09-05 中國科學院科技產業網

中紅外（3-5μm）雷射因在雷射通訊，雷射調控和雷射醫學等領域有廣泛的應用而備受關注。傳統的紅外晶體AgGaS2和ZnGeP2可用於中紅外波段，但因其損傷閾值較低，限制其實際應用。

碘酸鹽非線性光學晶體材料通常可實現大的二階非線性光學效應、高的雷射損傷閾值、寬的透光範圍（紫外-中紅外）、適中的雙折射，是一種具有潛力的非線性光學晶體。

中國科學院福建物質結構研究所光電材料化學與物理重點實驗室葉寧研究團隊，將能夠有效增大帶隙、提高損傷閾值的F-離子和對能夠增大晶體結構極性的Bi3+離子引入碘酸根體系，設計合成具有大倍頻效應和高損傷閾值的(NH4)Bi2(IO3)2F5非線性光學晶體。該晶體的倍頻效應是KDP的9.2倍，損傷閾值是AgGaS2的40.2倍。

福建物構所金屬氟碘酸鹽非線性光學晶體研究獲進展

該晶體具有合適的雙折射率（0.0690@589.3nm），能夠實現相位匹配。此外，通過NH4+離子的引入可以增強層間作用，並降低晶體的生長溫度。

論文第一作者是福建物構所助理研究員範慧歆，論文通訊作者為副研究員彭廣、研究員葉寧，相關研究成果發表在《應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。研究工作受到中科院戰略性先導科技專項（B類）「結構與功能導向的新物質創製」、國家自然科學基金等的資助。

此外，該研究團隊近期在中遠紅外NLO材料的設計、合成、晶體生長和非線性性能研究方面取得系列研究進展（Chem. Mater. 2020, DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c02837；Chem. Mater. 2020, 32, 2615–2620，Chem. Mater. 2019,31,10170-10177）。

來源：福建物質結構研究所

相關焦點

  • 金屬氟碘酸鹽非線性光學晶體研究獲進展
    傳統的紅外晶體AgGaS2和ZnGeP2可用於中紅外波段，但因其損傷閾值較低，限制其實際應用。碘酸鹽非線性光學晶體材料通常可實現大的二階非線性光學效應、高的雷射損傷閾值、寬的透光範圍（紫外-中紅外）、適中的雙折射，是一種具有潛力的非線性光學晶體。
  • 福建物構所金屬氟碘酸鹽非線性光學晶體研究獲進展
    傳統的紅外晶體AgGaS2和ZnGeP2可用於中紅外波段，但因其損傷閾值較低，限制其實際應用。碘酸鹽非線性光學晶體材料通常可實現大的二階非線性光學效應、高的雷射損傷閾值、寬的透光範圍（紫外-中紅外）、適中的雙折射，是一種具有潛力的非線性光學晶體。
  • 我國非線性光學晶體材料研究取得新進展
    由於非線性光學晶體材料在雷射科學和技術領域的廣泛應用，設計、合成性能優異的新型非線性光學晶體材料一直是功能材料領域研究的前沿熱點。目前，國內外廣泛採取的設計思路包括在晶體中引入具有共軛平面結構的BO3基團，具有二階姜.泰勒畸變的d0，d10以及含孤對電子的金屬陽離子等。
  • 短波長非線性光學晶體設計與合成研究獲進展
    非線性光學晶體材料是重要的光電信息功能材料，在信息、能源、工業製造、醫學、科研等領域具有廣泛的應用前景。
  • 小料科普 | 多彩的人工晶體系列——非線性光學晶體
    這個能改變雷射顏色的神奇小東西，就是今天要介紹的非線性光學晶體。什麼是非線性光學晶體說起非線性光學晶體，就離不開雷射，人們就會想起好萊塢的科幻電影《星球大戰》中的雷射劍。1961年，Franken等首次發現雷射通過石英晶體時會產生倍頻現象，隨後科學家們又陸續發現雷射在通過某些特定晶體時會產生倍頻、和頻、差頻、混頻與光參量振蕩等光學變頻現象，這些晶體被稱為非線性光學晶體。非線性光學晶體的變頻，簡單地說就是改變雷射波長、其中最常用的變頻是使輸出雷射的頻率是輸入雷射的倍數關係。改變雷射的波長，對我們人的眼睛來說，就是改變了雷射的顏色。
  • 小料科普 | 多彩的人工晶體系列——非線性光學晶體
    這個能改變雷射顏色的神奇小東西，就是今天要介紹的非線性光學晶體。 什麼是非線性光學晶體說起非線性光學晶體，就離不開雷射，人們就會想起好萊塢的科幻電影《星球大戰》中的雷射劍。1961年，Franken等首次發現雷射通過石英晶體時會產生倍頻現象，隨後科學家們又陸續發現雷射在通過某些特定晶體時會產生倍頻、和頻、差頻、混頻與光參量振蕩等光學變頻現象，這些晶體被稱為非線性光學晶體。非線性光學晶體的變頻，簡單地說就是改變雷射波長、其中最常用的變頻是使輸出雷射的頻率是輸入雷射的倍數關係。改變雷射的波長，對我們人的眼睛來說，就是改變了雷射的顏色。
  • 非線性光學晶體研究取得進展
    隨著科技的發展，技術的創新和發展對非線性光學晶體材料提出了更多、更高和更全面的要求。其中，作為全固態雷射器輸出紫外、深紫外雷射的關鍵元件，紫外、深紫外非線性光學晶體的研製、應用亟待發展和突破。  中國科學院新疆理化技術研究所特殊環境功能材料與器件重點實驗室潘世烈研究團隊近年來致力於新型紫外、深紫外非線性光學晶體的設計與合成。
  • 非線性光學晶體現狀及發展趨勢
    非線性光學晶體是重要的光電信息功能材料之一，是光電子技術特別是雷射技術的重要物質基礎，其發展程度與雷射技術的發展密切相關。　　非線性光學晶體材料可以用來進行雷射頻率轉換，擴展雷射的波長；用來調製雷射的強度、相位；實現雷射信號的全息存儲、消除波前疇變的自泵浦相位共軛等等。
  • 福建物構所召開非線性光學晶體材料發展戰略研討會
    研討會旨在總結和梳理研究所在非線性光學晶體材料研發方面取得的成果和水平，討論重大創新項目的組織和實施，明晰「十二五」乃至更長時間非線性光學晶體材料戰略重點、發展方向和創新目標，進一步提升研究所非線性光學晶體材料的自主創新水平，提高國家戰略性需求的滿足能力。
  • 中國非線性光學晶體研究成果巨大
    我國每年的科研成果數以萬計，但真正能夠產業化的比例較少，科研與經濟「兩張皮」現象一直是困擾我國經濟建設和社會發展的難題。黨中央、國務院一直把推動科技經濟相互融合作為我國科技工作的重點，把推動科技成果產業化作為調整經濟結構、轉變發展方式的重要內容。
  • 「新型紫外/深紫外硼酸鹽非線性光學材料的設計與製備研究」
    針對2016年度研究計劃，項目組成員開展了微觀結構與線性光學性質的內在關係研究、短波長非線性晶體材料綜合性能設計研究以及晶體生長方技術探索。　　「新型紫外/深紫外硼酸鹽非線性光學材料的設計與製備研究」項目由中科院新疆理化所和杭州師範大學聯合承擔，楊志華擔任項目首席科學家，項目組成員包括曹超、吳紅萍、許曉峰、楊雲。
  • 福建物構所碘酸鹽二階非線性光學晶體的設計與合成獲進展
    近年來，具有非中心對稱的無機晶體材料，基於它們可能存在的二階非線性、鐵電、壓電和熱釋電性能而受到廣泛關注。金屬碘酸鹽晶體因具有較強的倍頻效應、較寬的透過波段、較高的熱穩定性和光學損傷閾值在二階非線性光學晶體材料領域佔有非常重要的地位。
  • ...超快雷射、高精度衍射光柵、非線性光學晶體榜上有名
    據介紹，超強雷射技術及裝置、高精度衍射光柵製造技術項目和大口徑碳化矽反射鏡項目入選面向國家重大需求的成果，非線性光學晶體研究及裝備研製項目入選國民經濟主戰場的成果。該成果標誌著我國在大口徑光學製造領域取得重大技術突破，形成大口徑系列反射鏡研製能力，對我國基礎研究、防災減災、公共安全、國防安全等具有重要戰略意義。非線性光學晶體研究及裝備研製福建物構所相繼於1979年和1986年發明出新型非線性光學晶體——低溫相偏硼酸鋰（β–BaB2O4，簡稱BBO）和三硼酸鋰（LiB3O5，簡稱LBO）。
  • 探索硼酸鹽非線性光學晶體的艱難歷程
    1　我與非線性光學晶體的結緣過程　　1962年夏季，陳創天院士從北京大學物理系畢業，被分配到福州的中國科學院華東物質結構研究所，專門從事物質的微觀結構（原子，分子層次）和宏觀性能之間的相互關係方面的研究。
  • 新疆理化所含氟碘酸鹽非線性光學材料設計合成獲進展
    隨著全固態雷射技術在光通訊、光加工和光存儲等領域的發展，深紫外及紅外非線性光學晶體材料成為目前國內外的研究熱點。金屬碘酸鹽晶體因具有較強的倍頻效應、較寬的透過波段、較高的熱穩定性和光學損傷閾值在非線性光學晶體材料領域佔有非常重要的地位。
  • 金屬有機框架材料——一個新型非線性光學的材料寶庫
    非線性光學材料是未來集成光電子器件的核心元素。二維材料具有與傳統體材料所不同的各種新穎的物理化學特性，並且完美的符合了人們日益增加的對於小型化、集成化、高效率、多功能器件的需求，因而成為了目前各學科交叉研究的熱點和重點。
  • 無金屬紫外非線性光學晶體研究獲進展
    非線性光學晶體因其頻率轉換性能廣泛應用於擴展雷射光源的頻率。而對於紫外波段的雷射光源的迫切需求，使得探索新一代的性能更加優異的紫外非線性光學晶體成為當前研究的重點和熱點。結構為模板，通過將KBBF中的無機的平面三角(BO3)3-基團和四面體(BeO3F)5-基團分別用有機的平面三角[C(NH2)3]+基團和無機的四面體(SO3F)-替換，成功獲得了第一例氟磺酸鹽紫外非線性光學晶體
  • 量子通訊的重要部件「中國牌晶體」非線性光學晶體
    眾所周知，中國量子通訊全球領先，不但發射了全球第一個量子通訊衛星「墨子號」，而且還利用「墨子號」順利完成了三大目標，使我國的量子通訊領先世界，京滬幹線也已正式投入使用！量子通訊由於其本身特有的量子糾纏狀態，使得它的通訊過程不可破解，因此非常安全。在國防、金融等戰略領域具有極其重大的意義。
  • 同濟大學研究團隊在二階非線性光學氧化物晶體方面取得系列重要...
    線性和二階非線性光學晶體是重要的光電信息功能材料，是光電子技術特別是雷射技術的重要物質基礎，是高新技術中不可或缺的關鍵材料，在納米、醫藥、生物、精密製造、光通訊等高新技術領域具有重要的科學價值和廣闊的應用前景。
  • 金屬磷酸鹽倍頻晶體的設計與合成研究獲進展
    金屬磷酸鹽NLO晶體具有深紫外透過、較高的熱穩定性以及易於大尺寸晶體生長的特性。