新疆理化所中紅外非線性光學晶體材料研究取得進展

非線性光學晶體是一種重要的光電信息功能材料，在頻率轉換、光參量振蕩、電光調製和通訊等現代技術中扮演著越來越重要的角色。目前，能夠產生可見、紫外光的非線性光學晶體，如KTiOPO4 (KTP)，LiB3O5 (LBO)和CsLiB6O10 (CLBO)已能基本滿足實際應用。在紅外波段，雖然有AgGaS2，ZnGeP2等比較成熟的商業化晶體，然而生長具有高光學質量的單晶比較困難，同時其低的激光損傷閾值和嚴重的雙光子吸收都限制了其廣泛的應用。因此，探索具有優異性能的紅外非線性光學材料成為光電功能材料的一個重要方向。

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紅外非線性光學晶體的研究。經過系統的研究，科研人員發現M2LiVO4 (M = Rb, Cs)是兩個性能優異的中紅外非線性光學晶體材料。這兩個化合物都具有寬的透過範圍，較大的非線性係數（粉末倍頻Rb2LiVO4為4×KDP和Cs2LiVO4為5×KDP，並且都能夠相位匹配）和強的激光損傷閾值。值得一提的是，這兩個化合物都是同成分熔融的化合物，比較容易生長出高光學質量的大尺寸單晶，這意味著這兩個晶體在中紅外波段具有潛在的應用價值。此外，通過第一性原理計算，科研人員發現在這兩個化合物的結構基元中，VO4基團為這兩種化合物倍頻效應的主要來源。

該研究成果發表於《科學報告》（Scientific Reports）。相關研究工作得到國家自然科學基金、中科院「西部之光」項目等的資助。

CsLiVO4的透過窗口（a,b)以及其漫反射(c)和倍頻效應(d)