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  • 深紫外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,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。

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    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)。

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    目前,有很多性能优异的非线性光学晶体已实现产业化,如应用在可见波段的KTiOPO4,应用在紫外波段的BaB2O4(BBO)和LiB3O5(LBO),这些晶体各自具有优良的结构基元,选取其中的优秀基元并加以改良,可以设计合成具有优异性能的新型深紫外非线性光学晶体。其中,BBO具有B-O基元中非线性效应最大的B3O6基元,而B3O6基元的悬挂键,导致BBO晶体无法在深紫外区透过。新疆理化所设计的晶体紫外截止边达到155nm,倍频效应为KH2PO4(KDP)的1.9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。该研究工作获得科技部,国家基金委和中科院的支持。

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