利用紅外倍頻晶體進(jìn)行激光變頻是獲得光通訊兩個大氣窗口3-5μm和8-12μm激光源的重要手段，在軍事和民用領(lǐng)域都有著極為重要的應(yīng)用價值。目前可商業(yè)應(yīng)用的紅外波段倍頻晶體AgGaQ2(Q=S,Se)和ZnGeP2等存在兩大缺陷，即較小的激光損傷閾值阻礙其在高功率激光器上的應(yīng)用以及需要在密閉體系生長避免原料氧化，單晶生長難度較大。這兩大局限性嚴(yán)重阻礙了它們的應(yīng)用范圍，因此，探索具有高激光損傷閾值、適中倍頻效應(yīng)且易于生長制備的新型紅外倍頻晶體材料仍然是該領(lǐng)域的研究難點和熱點。
開放體系生長的Pb17O8Cl18晶體及其線性、非線性光學(xué)性質(zhì)
中科院特殊環(huán)境功能材料與器件重點實驗室光電功能晶體材料團(tuán)隊基于氧化物體系，引入電負(fù)性較大的鹵素離子及易產(chǎn)生二階姜泰勒效應(yīng)的Pb2+離子成功獲得一種性能優(yōu)異的紅外倍頻晶體Pb17O8Cl18（POC）。POC晶體在1064nm和2090nm處的倍頻效應(yīng)分別為4倍KDP和2倍AgGaS2，兩波段均能實現(xiàn)一類相位匹配；通過引入鹵素Cl-和重金屬Pb2+,POC晶體的紫外和紅外截止邊分別擴(kuò)展至0.34μm和13.9μm，覆蓋了兩個紅外大氣窗口。最重要的是POC有效克服了目前商業(yè)紅外倍頻材料的兩大缺陷：（1）POC具有較高的激光損傷閾值，為AgGaS2的12.8倍，可以保證其在更高功率激光系統(tǒng)中的應(yīng)用；（2）POC可在開放體系生長，大大降低了傳統(tǒng)紅外倍頻晶體在封閉系統(tǒng)中生長的難度，該研究團(tuán)隊已在開放體系成功生長出尺寸為7mm×2mm×2mm的POC晶體。POC晶體將成為紅外激光倍頻領(lǐng)域中一種具有重要應(yīng)用前景的材料。該研究團(tuán)隊下一步將系統(tǒng)研究POC晶體生長工藝，制備可供單晶元器件加工的高質(zhì)量單晶。
該研究成果已于近期發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.上。相關(guān)研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院“西部之光”項目、自治區(qū)國際合作項目、國家973等項目資助。
開放體系生長的Pb17O8Cl18晶體及其線性、非線性光學(xué)性質(zhì)
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