科研进展

新疆理化所在抗激光损伤宽带隙红外非线性光学材料研究获进展

发布时间:2023-05-22

  红外非线性光学晶体作为激光频率转换的关键器件,在全固态激光器中具有广泛的应用。当前商用的中远红外非线性光学晶体主要包括类金刚石结构的AgGaS2AgGaSe2ZnGeP2等化合物。然而,由于各自本征的性能缺陷,如低的激光损伤阈值及低带隙引起的双光子吸收等,这些材料已不能完全满足当前红外激光技术发展的需求。亟需开发性能优异的宽带隙红外非线性光学材料。

  国家青年人才计划、国家自然科学基金及新疆自治区自然科学基金等的资助下,中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心科研人员利用[Si4S10]超四面体基元、[SiS3F]混合阴离子四面体基元设计合成出2例宽带隙的红外非线性光学材料Rb2CdSi4S10Na3SiS3F。这两个化合物的带隙分别为4.23 eV4.75 eV其中,Rb2CdSi4S10具有适中的倍频效应:0.6 × AGS;损伤阈值约为5 × AGS。理论计算的结果表明,[Si4S10] 超四面体基元及[SiS3F]混合阴离子四面体基元可以有效增大硫属化合物的带隙,为后续设计抗损伤的宽带隙红外非线性光学材料提供了借鉴。

  相关研究成果分别发表在《Materials Horizons(Mater. Horiz. 2023, 10, 619)及《Advanced Optical Materials(Adv. Opt. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adom.202300736.)上。新疆理化所为唯一完成单位,博士研究生周嘉政为上述2篇论文的第一作者,李俊杰研究员和潘世烈研究员为通讯作者。

全文链接:1.Materials Horizons

  2. Advanced Optical Materials

1 Rb2CdSi4S10的晶体结构

2 Na3SiS3F的晶体结构

3 Rb2CdSi4S10的光学性能

a)光学带隙;(bRb2CdSi4S10AgGaS22.09 μm激光下不同颗粒度的倍频效应;(c)光学透过;(d)带隙性能对比