层状化合物La0.26Bi0.74OOH光学性能的研究

构建非中心对称结构及研究材料的构效关系对于探索新型非线性光学晶体具有重要意义.La0.26Bi0.74OOH是一种具有PbFC1型结构的层状化合物,结晶在非中心对称的正交晶系空间群Pmm2,其主体结构由[La0.26Bi0.74O2]-层和H+阳离子组成.本文采用水热法合成了La0.26Bi0.74OOH晶体,并首次测试了该化合物的非线性光学性能.粉末倍频实验显示La0.26Bi0.74 OOH的倍频响应为KH2PO4的0.6倍.紫外-可见-近红外漫反射光谱表明该化合物的截止波长为335 nm.此外,第一性原理计算显示该化合物为直接带隙半导体,其内部的Bi-O和La-O基团对La0.26Bi0.74 OOH的非线性光学性能起主要作用.     

基于第一性原理的新型非线性光学晶体探索

非线性光学晶体能对常见波段的激光进行频率转换,从而获得宽波段、可调谐的激光光源.此类光电功能材料在军事和民用领域具有重要的战略价值和应用价值.经过30多年的发展,应用于可见光及邻近波段的非线性光学晶体技术已经基本成熟,但深紫外和中远红外波段的非线性光学晶体技术的发展仍存在诸多不足,还需要在这些波段进行新型优质的非线性光学晶体探索.近年来,为了改变传统低效的"炒菜式"实验探索,加快新材料研发速度,基于密度泛函理论的第一性原理计算方法在新型非线性光学晶体探索中得到了广泛的应用.本文总结了近几年深紫外和中红外波段非线性光学晶体的新进展,通过介绍几种新型非线性光学晶体材料的研发过程,突出了第一性原理计算在新材料探索过程中起到的关键作用;探讨了非线性光学晶体研发的研究难点与趋势,以及第一性原理方法在未来新材料探索中的重点攻关方向.     

紫外与深紫外非线性光学晶体的新进展

随着光刻、激光微加工以及激光光谱仪的发展,紫外与深紫外光谱区的相干光源变得越来越重要.本文简要地回顾了使用阴离子基团理论发展新型硼酸盐系列紫外与深紫外非线性光学晶体的历史,同时系统地介绍了这些硼酸盐系列晶体的线性和非线性光学性质.最后给出一些产生紫外与深紫外谐波输出的典型例子以及它们的应用.     

NaNO2晶体线性和非线性光学系数的计算

使用从头计算平面波赝势方法,计算了NaNO₂晶体电子能带结构,并使用改进的倍频公式计算了它的线性折射率和静态二级非线性系数,所得到的结果和实验值相符.采用实空间原子切割方法分析了阳离子和阴离子基团对光学性质的贡献.计算表明(NO₂)-基团对双折射率和倍频系数的贡献占主要地位,从而进一步验证了阴离子基团理论的正确性 关键词： 电子结构 非线性光学系数 从头计算方法     

A7MIIRE2(B5O10)3系列紫外非线性光学晶体的研究进展

稀土硼酸盐非线性光学(NLO)材料由于其在激光技术领域的重要应用而备受关注,这主要是因为三价稀土离子如Y³⁺、Sc³⁺、Lu³⁺等可以有效抑制d-d和f-f电子跃迁从而扩宽化合物的透过范围,同时稀土原子与氧原子结合成畸变的多面体可增强材料的非线性光学效应。A₇M^IIRE₂(B₅O₁₀)₃系列(RE为稀土金属,A为碱金属、M为二价金属)化合物是稀土硼酸盐中一类重要的材料,其A、M以及RE位点具备灵活的占据方式,近年来得到了广泛关注。通过化学元素取代法,研究者们对该类化合物的种类进行拓展,目前已经合成出数十种属于该体系的化合物。这些化合物的截止边大多处在紫外甚至是波长小于200 nm的深紫外波段,非线性光学效应为0.4~2.1倍KDP,在紫外以及深紫外波段非线性光学领域中展现出了应用潜力。本文对其研究现状进行了总结,分析了其微观结构与光学性能之间的关系,并指出不同位点组分对材料非线性光学性能的影响,以期对此类化合物今后的发展提供参考。     

一种潜在的新型非线性光学材料-氟硼酸铍

氟硼酸铍（Be2（BO3）F，简写为BBF），属单斜晶系，空间群为C2。该化合物含有BO3平面三角形基团。BeO3F四面体与BO3基团连接形成六元环，通过Be—F—Be将层与层之间交叉联结起来。理论计算表明其Eg=7．80eV，吸收边在150nm；有较大的双折射率，△n=0．0915；倍频系数计算结果显示：d22=-0．0723pm／v，d16=-0．0172pm／v，d14=-0．00928pm／v，d23=0．0053pm／v。对合成得到的材料粉末样品进行XDR物相测试验证和热分析。粉末倍频测试表明该材料的倍频讯号强度为KDP的1／4左右。实验证明BBF可能是一种潜在的紫外、深紫外非线性光学材料。     

Pb7F12Br2：一个具有较高激光损伤阈值的潜在中红外非线性光学晶体材料

对一个含Pb的混合卤化物Pb_7F_(12)Br_2进行了合成及单晶结构与性能测试,并首次对它的各种与非线性光学材料相关的主要性能进行了研究。发现该化合物的光学带隙宽达4.32 e V,粉末激光损伤阈值为25 MW·cm-2,远高于同等测试条件下商品化红外非线性光学晶体材料AgGaS_2的粉末激光损伤阈值(5.2 MW·cm-2),它的粉末倍频效应为KDP(KH2PO4)的1.5倍并能够实现相位匹配,粉末透光范围宽为0.3~14μm,热分解温度超过650℃,展示了较好的综合性能。     

Pb7F12Br2:一个具有较高激光损伤阈值的潜在中红外非线性光学晶体材料

对一个含Pb的混合卤化物Pb₇F₁₂Br₂进行了合成及单晶结构与性能测试,并首次对它的各种与非线性光学材料相关的主要性能进行了研究。发现该化合物的光学带隙宽达4.32 eV,粉末激光损伤阈值为25 MW·cm^-2,高于同等测试条件下商品化红外非线性光学晶体材料AgGaS₂的粉末激光损伤阈值（<5.2 MW·cm^-2）,它的粉末倍频效应为KDP（KH₂PO₄）的1.5倍并能够实现相位匹配,红外透光范围宽为0.3~14μm,热分解温度超过650℃,展示了较好的综合性能。     

碱式磷酸锌光学性质的理论计算及其实验验证

Zn₂(OH)PO₄ (ZPOH)属于正交晶系,其空间群为P2₁2₁2,该结构没有对称中心。基于赝势平面波方法,计算了ZPOH的电子结构,线性折射率和倍频(SHG)系数,并拟合了色散方程。为了验证计算值,使用水热法合成了ZPOH微晶,实验测得其SHG效应与理论计算相符,同时测试了ZPOH的紫外(UV)吸收边及其热稳定性。