含铅磷酸盐非线性光学晶体材料研究获进展

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非线性光学晶体是固态激光器必不可少的部分，广泛应用于激光技术、光学通讯、光学数据存储和光信号处理等方面。利用非线性光学晶体的性质，可实现各种激光的频率转换，是开辟新的激光光源的根本途径。为了探索紫外/深紫外非线性光学晶体材料，在设计合成时优先会考虑碱金属，碱土金属硼酸盐体系。近几年来，由于磷酸盐材料具有短紫外截止边的优势，成为探索紫外/深紫外非线性光学晶体材料的研究体系之一。 

中国科学院新疆理化技术研究所新型光电功能材料实验室潘世烈研究团队近年来致力于新型非线性光学晶体的研究。该团队在前期非线性光学晶体材料的研究成果的基础上，在磷酸盐体系中引入具有二阶姜泰勒效应的金属阳离子Pb和碱金属，通过高温熔液法成功获得了非线性光学晶体材料APb2(PO3)5 (A = K, Rb, Cs)。透过光谱实验结果表明，三者当中的化合物KPb2(PO3)5，紫外截止边达到了177nm，这是迄今为止含铅的非线性光学晶体材料当中紫外截止边最短的化合物。倍频实验表明，化合物KPb2(PO3)5的倍频效应是0.5倍KDP，化合物RbPb2(PO3)5为0.3倍KDP，并且在1064nm下能够实现相位匹配。与已知的化合物RbBa2(PO3)5相比较，化合物KPb2(PO3)5的双折射有了显著的增大（在589.3 nm下双折射值为0.03）。 

图1：(a) 化合物KPb2(PO3)5的透过光谱；(b) 化合物KPb2(PO3)5和RbPb2(PO3)5的倍频效应 

为了阐明含铅的非线性光学晶体KPb2(PO3)5具有如此短的紫外截止边，科研人员通过第一性原理对该材料的性质做了理论计算。计算结果表明，化合物的能带组成成分当中，在价带的顶部几乎看不到Pb-6p 和O-2p 轨道的杂化。根据立体化学机理，化合物KPb2(PO3)5当中的Pb原子立体活性极弱，这也是该化合物的紫外截止边蓝移的原因。这一工作为设计紫外深紫外非线性光学晶体材料提供了新的思路。 

相关研究成果以封面文章的形式发表在《材料化学学报C》（J. Mater. Chem. C）上，并评为2016年该杂志热门文章（Hot Papers）之一。潘世烈研究团队博士研究生买尔哈巴·阿不都热合曼为论文第一作者。 

图2：杂志封面

该研究工作得到国家自然科学基金等项目的资助。 

原文链接：

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/tc/c6tc03424a#!divAbstract

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