Nelineárne optické kryštály majú dôležité aplikácie v oblasti laserovej vedy a techniky, ako je litografia, komunikácia, mikroobrábanie a laserový displej. Fázové prispôsobenie je nevyhnutnou podmienkou pre nelineárne optické kryštály na realizáciu efektívnej konverzie a tradičné nelineárne optické kryštály sú zvyčajne založené na princípe dvojlomu na realizáciu fázového prispôsobenia. Avšak v hlbokom ultrafialovom (UV) pásme, kde je vlnová dĺžka menšia ako 200 nm, je pre veľký počet nelineárnych optických kryštálov ťažké realizovať dvojlomné fázové prispôsobenie kvôli ich malému dvojlomu. Technika kvázi-fázového prispôsobenia realizuje efektívny výstup oktávového svetla vytvorením štruktúry, v ktorej sa nelineárne koeficienty periodicky obracajú v kryštáli, takže energia nepretržite prúdi zo svetla so základnou frekvenciou do oktávového svetla. V porovnaní s dvojlomným fázovým prispôsobením má táto technika výhody v tom, že sa nespolieha na dvojlom materiálu, vyhovuje širokému pásmu vlnových dĺžok a je schopná využiť maximálny nelineárny koeficient materiálu. Nelineárne optické kryštály vhodné pre kvázi fázovo prispôsobený výstup v hlbokom ultrafialovom pásme sú však stále veľmi zriedkavé.
Nedávno výskumníci Zhao Sangen a Luo Junhua z Fujian Institute of Materials and Structures, Čínska akadémia vied (FIMSTEC) úspešne vypestovali palcové priehľadné monokryštály LiNH4SO4 vo vodnom roztoku a potvrdili feroelektrinu kryštálov LiNH4SO4 pomocou elektrickej hysteréznej slučky a premenlivej teploty. nelineárny optický test atď. Kryštály LiNH4SO4 sa vyznačujú vysokým stupňom feroelektriky a vysokým stupňom nelinearity. Jednodoménové vzorky LiNH4SO4 boli úspešne získané aplikáciou jednosmerného polarizačného napätia a kryštály LiNH4SO4 majú prenosový rozsah len 171 nm, stredné nelineárne optické koeficienty druhého rádu (0,33 pm/V), a dokáže bez poškodenia odolať laserovému žiareniu až 1,47 GW/cm-2. Index lomu LiNH4SO4 závislý od vlnovej dĺžky bol presne určený a disperzná rovnica LiNH4SO4 bola prispôsobená metódou minimálneho uhla vychýlenia a výsledky ukazujú, že LiNH4SO4 má veľmi nízky rozptyl indexu lomu, čo vedie k kvázi-prvému rádu. perióda fázového prispôsobenia kryštálu 1,4 um pri dvojnásobnej vlnovej dĺžke svetla 177,3 nm. Vyššie uvedené výsledky naznačujú, že LiNH4SO4 je silným kandidátom na konverziu frekvencie hlboko ultrafialového lasera. Výsledky výpočtov prvého princípu naznačujú, že nelineárna optická odozva a široký rozsah prenosu LiNH4SO4 pochádzajú hlavne z príspevku SO42-tetraedrických motívov, zatiaľ čo jeho nižší rozptyl indexu lomu je spôsobený najmä vysoko lokalizovanou povahou katióny Li+ a NH{41}} a elektróny motívov SO{42}} v kryštáli LiNH4SO4. Toto zistenie poskytuje efektívny spôsob vývoja hlboko ultrafialových kvázi fázovo prispôsobených nelineárnych optických kryštálov.
Dr. Yipeng Song, doktorand na Univerzite Čínskej akadémie vied, je prvým autorom článku a pridružený výskumník Bingxuan Li z Inštitútu fyziky a štruktúr, Fujian, Čína, je spoluzodpovedným autorom papier.
Obrázok 1 (a) Porovnanie dvojlomných fázovo prispôsobených a kvázi fázovo prispôsobených; (b) kryštál LiNH4SO4 vo feroelektrickej fáze; (c) kryštálová štruktúra cis-elektrickej fázy
Obr. 2 (a) Kryštály LiNH4S04 pestované pomocou zárodočných kryštálov v smere [011] (b) [001]; (c) kryštály LiNH4SO4 s testom nelineárnej optiky s premenlivou teplotou; d) cyklický test nelineárnej optiky pri premenlivej teplote; (e) PE a JE krivky kryštálov LiNH4SO4 pri 413 K; (g) 180 stupňová snímka feroelektrických domén kryštálov LiNH4SO4; (h) Jednodoménové kryštály LiNH4SO4
Obr. 3 (a) Hlboké UV transmisné spektrum kryštálu LiNH4SO4; (b) prúžok tvorcu kryštálov LiNH4SO4; (c) Obraz kryštálu LiNH4SO4 z optického mikroskopu po poškodení nanosekundovým laserom (d) pred a po (e); Trojuholníkový hranol použitý pre index lomu LiNH4SO4 (e) Prechod svetla v smere (100); (f) prechod svetla v smere (001); (g) (h) Disperzná rovnica indexu lomu kryštálu LiNH4SO4; (i) Teleso optického indexu pri 532 nm kryštálu LiNH4SO4
4 Cykly kvázifázového prispôsobenia prvého rádu súčtových a rozdielových frekvenčných procesov kryštálov LiNH4SO4 Obr.
Obr. 5 Štruktúra pásu elektronickej energie LiNH4SO4; (b) hustota stavov/parciálna hustota stavov diagram LiNH4SO4; (c) HOMO LiNH4S04; (d) LUMO LiNH4SO4
