新疆理化所潘世烈团队：碱金属氟硼酸盐深紫外非线性光学晶体研究取得进展

【成果简介】

中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈团队通过材料结构基元重组的设计思路，将BBO中的B₃O₆基元引入结构中，同时引入BO₃F基元替代KBBF中剧毒的BeO₃F，设计了新型非线性光学晶体CsB₄O₆F（CBF）。该晶体紫外截止边达到155nm，倍频效应为KH₂PO₄（KDP）的1.9倍（KBBF为1.2倍），具有大的双折射率，最短相位匹配波长预计达到171nm，且具有良好的热稳定性，是非常有前景的深紫外非线性光学晶体。同时，该晶体为同成分熔融化合物，容易生长大尺寸晶体，有利于产业化。

【图文导读】

图1 CBF的晶体结构

（a）B₄O₈F FBB

（b）NLO活性二维（B₄O6_F）∞层沿轴向的投影

（c）（B₄O₆F）∞层的布置

图2 CBF的线性和非线性光学性质

（a）UV-Vis-NIR漫反射光谱

（b）DUV传输频谱

【研究内容】

深紫外（波长＜200 nm）非线性光学晶体作为全固态激光器输出深紫外激光的关键元件，近几十年被国内外科研机构关注并进行深入研究。目前，仅有KBe₂BO₃F₂（KBBF）晶体能够实现Nd：YAG的直接六倍频深紫外激光（波长=177.3 nm）输出。KBBF晶体拥有优异的光学性能，然而受到本征缺陷的制约（层状习性，原料剧毒等），KBBF晶体无法产业化以满足行业需求。因此，设计合成新型深紫外非线性光学晶体是目前亟待研究的课题。