Nelineární optické krystaly mají důležité aplikace v oblasti laserové vědy a technologií, jako je litografie, komunikace, mikroobrábění a laserový displej. Fázové přizpůsobení je nezbytnou podmínkou pro nelineární optické krystaly pro realizaci efektivní konverze a tradiční nelineární optické krystaly jsou obvykle založeny na principu dvojlomu pro realizaci fázového přizpůsobení. V hlubokém ultrafialovém (UV) pásmu, kde je vlnová délka menší než 200 nm, je však u velkého počtu nelineárních optických krystalů obtížné realizovat dvojlomné fázové přizpůsobení kvůli jejich malému dvojlomu. Technika kvazifázového přizpůsobení realizuje efektivní výstup oktávového světla konstrukcí struktury, ve které se nelineární koeficienty v krystalu periodicky obracejí, takže energie plynule proudí ze světla se základní frekvencí do oktávového světla. Ve srovnání s dvojlomným fázovým přizpůsobením má tato technika výhody v tom, že se nespoléhá na dvojlom materiálu, přizpůsobuje se širokému pásmu vlnových délek a je schopna využít maximální nelineární koeficient materiálu. Nelineární optické krystaly vhodné pro kvazi-fázově přizpůsobený výstup v hlubokém ultrafialovém pásmu jsou však stále velmi vzácné.
Nedávno výzkumníci Zhao Sangen & Luo Junhua z Fujian Institute of Materials and Structures, Čínská akademie věd (FIMSTEC) úspěšně vypěstovali palcové průhledné monokrystaly LiNH4SO4 ve vodném roztoku a potvrdili feroelektřinu krystalů LiNH4SO4 pomocí elektrické hysterezní smyčky a proměnné teploty. nelineární optický test atd. Krystaly LiNH4SO4 se vyznačují vysokým stupněm feroelektriky a vysokým stupněm nelinearity. Jednodoménové vzorky LiNH4SO4 byly úspěšně získány aplikací jednosměrného polarizačního napětí a krystaly LiNH4SO4 mají přenosový rozsah jen 171 nm, střední nelineární optické koeficienty druhého řádu (0,33 pm/V), a odolá laserovému záření o síle až 1,47 GW/cm-2 bez poškození. Index lomu LiNH4SO4 závislý na vlnové délce byl přesně stanoven a disperzní rovnice LiNH4SO4 byla proložena metodou minimálního úhlu vychýlení a výsledky ukazují, že LiNH4SO4 má velmi nízkou disperzi indexu lomu, což má za následek kvazi- perioda fázového přizpůsobení krystalu 1,4 um při dvojnásobné vlnové délce světla 177,3 nm. Výše uvedené výsledky naznačují, že LiNH4SO4 je silným kandidátem na frekvenční konverzi hlubokého ultrafialového laseru. Výsledky výpočtů prvního principu naznačují, že nelineární optická odezva a široký přenosový rozsah LiNH4SO4 pocházejí hlavně z příspěvku SO42-tetraedrických motivů, zatímco jeho nižší rozptyl indexu lomu je způsoben především vysoce lokalizovanou povahou Li+ a NH4+ kationty a elektrony SO42- motivů v krystalu LiNH4SO4. Toto zjištění poskytuje účinný způsob, jak vyvinout hluboké ultrafialové kvazifázové nelineární optické krystaly.
Dr. Yipeng Song, doktorand na Univerzitě Čínské akademie věd, je prvním autorem článku a přidružený výzkumný pracovník Bingxuan Li z Institutu fyziky a struktur, Fujian, Čína, je spolukorespondentem papír.
Obrázek 1 (a) Porovnání dvojlomného fázově přizpůsobeného a kvazifázového přizpůsobení; (b) krystal LiNH4SO4 ve feroelektrické fázi; (c) krystalová struktura cis-elektrické fáze
Obr. 2 (a) Krystaly LiNH4SO4 vyrostlé očkovacími krystaly ve směru [011] (b) [001]; (c) krystaly LiNH4SO4 s testem nelineární optiky s proměnnou teplotou; d) cyklický test nelineární optiky s proměnnou teplotou; (e) PE a JE křivky krystalů LiNH4SO4 při 413 K; (g) 180° snímek feroelektrických domén krystalů LiNH4SO4; (h) Jednodoménové krystaly LiNH4SO4
Obr. 3 (a) Hluboké UV spektrum propustnosti krystalu LiNH4SO4; (b) LiNH4SO4 krystal Maker pruh; (c) Obraz krystalu LiNH4SO4 z optického mikroskopu po poškození nanosekundovým laserem (d) před a po (e); Trojúhelníkový hranol použitý pro index lomu LiNH4SO4 (e) Průchod světla ve směru (100); (f) Průchod světla ve směru (001); (g) (h) Disperzní rovnice indexu lomu krystalu LiNH4SO4; (i) Tělo optického indexu při 532 nm krystalu LiNH4SO4
4 Cykly kvazifázového přizpůsobení prvního řádu součtových a diferenčních frekvenčních procesů krystalů LiNH4SO4 Obr.
Obr. 5 Struktura pásu elektronické energie LiNH4SO4; (b) hustota stavů/parciální hustota stavového diagramu LiNH4SO4; (c) HOMO LiNH4SO4; (d) LUMO LiNH4SO4
