新疆理化所在新型紫外非线性光学晶体研究方面取得进展

固体紫外激光器广泛应用于商业和科学领域，非线性光学材料能够对激光器输出的特定波长的激光进行激光频率的转换和拓展，具有重要的应用价值。例如，利用非线性光学材料进行的Nd:YAG激光辐射的四次谐波产生是输出266 nm紫外激光的有效方式。众所周知，由于合成紫外非线性光学材料需要满足苛刻的性能要求，因此在材料设计中存在着长期的挑战。在我们先前的工作中，提出了一种氟导向材料设计策略，以在硼酸盐体系中探索具有优异性能的双折射和非线性光学材料。向硼酸盐中引入氟可以有效地丰富结构化学和调控光学性能。LiB3O5(LBO)晶体是一种著名的非线性光学材料，在世界范围内得到了广泛应用。令人遗憾的是，其小的双折射导致LBO晶体无法实现1064 nm激光的直接四倍频输出。是否可以通过调整晶体结构来增大LBO的双折射，从而达到更短的相位匹配波长?

近期，新疆理化所晶体材料研究中心的科研人员通过化学合成制备得到了氟硼酸盐晶体LiNaB6O9F2。LiNaB6O9F2具有由[B6O11F2]基本构建模块组成的二互穿3[B6O9F2]∞三维网络，这是在氟硼酸盐体系中首次观察到的。LiNaB6O9F2在深紫外截止边，大的倍频响应(1.1 × KDP)，合适的双折射(0.067 @ 1064 nm)之间实现了更好的平衡。随着氟的引入，LiNaB6O9F2展示了氟导向性能优化，包括比LBO更大的双折射(0.067@1064 nm之于LBO的0.040 @ 1064 nm)，比LBO更短的相位匹配波长(210 nm之于LBO的277 nm)。这项工作丰富了氟硼酸盐的结构化学，证明了氟导向策略是一种探索具有优良光学性能的非线性光学晶体的可行方法。

该成果以全文Research Article形式发表在Advanced Optical Materials（Adv. Optical Mater. 2023, 11, 2202195），新疆理化所为唯一完成单位，张方方研究员和潘世烈研究员为通讯作者，李晓净博士和陈自龙博士为共同第一作者。该研究工作得到了国家基金委和中科院等项目的资助（本新闻来自新疆理化技术研究所）。

全文链接：https://doi.org/10.1002/adom.202202195