Els cristalls òptics no lineals tenen aplicacions importants en camps de la ciència i la tecnologia làser com la litografia, les comunicacions, el micromecanitzat i la visualització làser. La concordança de fases és una condició necessària perquè els cristalls òptics no lineals realitzin una conversió eficient, i els cristalls òptics no lineals tradicionals solen basar-se en el principi de birrefringència per realitzar la concordança de fases. Tanmateix, a la banda ultraviolada profunda (UV), on la longitud d'ona és inferior a 200 nm, un gran nombre de cristalls òptics no lineals són difícils de realitzar la concordança de fase birrefringent a causa de la seva petita birrefringència. La tècnica de concordança de quasi-fase aconsegueix la sortida eficient de la llum d'octava mitjançant la construcció d'una estructura en la qual els coeficients no lineals s'inverteixen periòdicament al cristall, de manera que l'energia flueix contínuament des de la llum de freqüència fonamental a la llum d'octava. En comparació amb la coincidència de fases birrefringents, aquesta tècnica té els avantatges de no dependre de la birrefringència del material, de fer coincidir una banda de longitud d'ona àmplia i de poder utilitzar el màxim coeficient no lineal del material. Tanmateix, encara són molt rars els cristalls òptics no lineals adequats per a una sortida quasi-fase a la banda ultraviolada profunda.
Recentment, els investigadors Zhao Sangen i Luo Junhua de l'Institut de Materials i Estructures de Fujian, Acadèmia Xinesa de Ciències (FIMSTEC) van fer créixer amb èxit cristalls senzills de LiNH4SO4 transparents a escala de polzades en solució aquosa i van confirmar la ferroelectricitat dels cristalls de LiNH4SO4 mitjançant l'ús de bucles d'histèresi elèctrica i temperatura variable. prova òptica no lineal, etc. Els cristalls de LiNH4SO4 es caracteritzen per un alt grau de ferroelectricitat i un alt grau de no linealitat. Les mostres d'un sol domini de LiNH4SO4 es van obtenir amb èxit aplicant una tensió de polarització unidireccional, i els cristalls de LiNH4SO4 tenen un rang de transmissió tan curt com 171 nm, coeficients òptics no lineals de segon ordre moderats (0.33 pm/V), i pot suportar la irradiació làser de fins a 1,47 GW/cm-2 sense danys. L'índex de refracció de LiNH4SO4 depenent de la longitud d'ona es va determinar amb precisió i l'equació de dispersió de LiNH4SO4 es va ajustar pel mètode de l'angle de deflexió mínim, i els resultats mostren que LiNH4SO4 té una dispersió d'índex de refracció molt baixa, el que resulta en un quasi- període de concordança de fase del cristall d'1,4 µm a la longitud d'ona de la llum duplicada de 177,3 nm. Els resultats anteriors indiquen que LiNH4SO4 és un fort candidat per a la conversió de freqüència làser ultraviolada profunda. Els resultats dels càlculs dels primers principis indiquen que la resposta òptica no lineal i l'ampli rang de transmissió de LiNH4SO4 provenen principalment de la contribució de motius tetraèdrics SO42-, mentre que la seva dispersió més baixa de l'índex de refracció es deu principalment a la naturalesa altament localitzada del Els cations Li+ i NH4+ i els electrons dels motius SO42- al cristall LiNH4SO4. Aquesta troballa proporciona una manera eficaç de desenvolupar cristalls òptics no lineals de quasi-fase ultraviolada profundes.
El doctor Yipeng Song, estudiant de doctorat a la Universitat de l'Acadèmia de Ciències de la Xina, és el primer autor de l'article, i l'investigador associat Bingxuan Li de l'Institut de Física i Estructures de Fujian, Xina, és l'autor co-corresponent de l'article. paper.
Figura 1 (a) Comparació de la fase birrefringent coincident i quasi-fase coincident; (b) Cristall de LiNH4SO4 en fase ferroelèctrica; (c) estructura cristal·lina de la fase cis-elèctrica
Fig. 2 (a) Cristalls de LiNH4SO4 crescuts per cristalls de llavors en la direcció [011] (b) [001] direcció; (c) Cristalls de LiNH4SO4 amb prova d'òptica no lineal de temperatura variable; (d) prova de cicle d'òptica no lineal a temperatura variable; ( e ) Corbes PE i JE dels cristalls de LiNH4SO4 a 413 K; (g) Imatge de 180 graus de dominis ferroelèctrics de cristalls de LiNH4SO4; ( h ) Cristalls de LiNH4SO4 d'un sol domini
Fig. 3 (a) Espectre de transmissió UV profund del cristall de LiNH4SO4; (b) Ratxa de cristall de LiNH4SO4 Maker; ( c ) Imatge de microscòpia òptica del cristall de LiNH4SO4 després de ser danyat per un làser de nanosegons (d) abans i després (e); Prisma triangular utilitzat per a l'índex de refracció de LiNH4SO4 (e) Pas de llum en direcció (100); (f) Pas de llum en direcció (001); (g) (h) Equació de dispersió de l'índex de refracció del cristall LiNH4SO4; (i) Cos d'índex òptic a 532 nm de cristall de LiNH4SO4
Fig. 4 Cicles de concordança de quasi-fase de primer ordre dels processos de suma i freqüència de diferència dels cristalls de LiNH4SO4
Fig. 5 Estructura electrònica de la banda d'energia de LiNH4SO4; (b) diagrama de densitat d'estats/densitat parcial d'estats de LiNH4SO4; (c) HOMO de LiNH4SO4; (d) LUMO de LiNH4SO4
