紅外非線性光學晶體作為激光頻率轉換的關鍵器件,在全固態激光器中頗具應用價值。當前,商用的紅外非線性光學晶體包括由四面體基團構成的黃銅礦型化合物。而由于各自本征的性能缺陷,這些材料已不能完全滿足當前紅外激光技術發展的需求。因此,亟需基于新的基團或新的策略設計新型紅外非線性光學材料,突破現有材料性能的限制,獲得結構新穎的高性能新型紅外非線性光學材料。
中國科學院新疆理化技術研究所晶體材料研究中心研究員潘世烈和李俊杰帶領的研究團隊以前期成果為基礎,在Hg基硫屬化合物體系中提出了“三合一”的設計策略,將三種具有非線性活性、但極化率各向異性不同的[HgQn] (n = 2, 3, 4)基團進行組合,嘗試打破單一化合物中“節約規則”的限制,合成出同時含有[HgSe2]、[HgSe3]和[HgSe4]的汞基紅外非線性光學材料Hg7P2Se12(HPSe)。研究發現,該化合物在兩微米光源的測試下表現出大的二階倍頻響應;該晶體具有寬的紅外截止邊及高的激光損傷閾值。研究表明,設計結構新穎、性能優異的新型紅外非線性光學材料時突破“節約規則”以及增加基團的多樣性是有效的策略。 相關研究成果發表在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)上。新疆理化所為唯一完成單位。研究工作得到中國科學院、國家自然科學基金委員會和新疆維吾爾自治區等的支持。
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