非线性光学晶体结构设计与晶体生长

本项目提出构建新结构发现新型非线性光学晶体新途径。过去非线性光学晶体的发现一般有三个途径：尝试法、元素替代或在已知结构化合物中通过计算或测试发现新材料，并没有实现真正意义上的结构设计。本项目提出根据非线性光学功能基元及基团理论，考虑阳离子对晶体中基团排列的关键作用，利用阳离子配位环境强制实现基团的定向排列构建具有大的非线性效应的新型非线性光学晶体材料，实现非线性光学晶体结构设计。.本项目将选择研究非线性光学晶体紫外吸收机制，生长去除非本征吸收的高质量非线性光学晶体，拓宽透过波段，提高非线性光学晶体抗光损伤能力。从紫外到红外所有非线性光学晶体在紫外波段都存在不同机制引起的紫外吸收，紫外吸收不仅限制了它们的紫外应用，在紫外区的多光子吸收也是许多红外非线性光学晶体激光损伤阈值低的关键因素，它也是非线性光学晶体应用中迫切需要解决的关键科学问题。

本项目提出构建新结构发现新型非线性光学晶体新途径。过去非线性光学晶体的发现一般有三个途径：尝试法、元素替代或在已知结构化合物中通过计算或测试发现新材料，并没有实现真正意义上的结构设计。本项目提出根据非线性光学功能基元及基团理论，考虑阳离子对晶体中基团排列的关键作用，利用阳离子配位环境强制实现基团的定向排列构建具有大的非线性效应的新型非线性光学晶体材料，实现非线性光学晶体结构设计。.本项目将选择研究非线性光学晶体紫外吸收机制，生长去除非本征吸收的高质量非线性光学晶体，拓宽透过波段，提高非线性光学晶体抗光损伤能力。从紫外到红外所有非线性光学晶体在紫外波段都存在不同机制引起的紫外吸收，紫外吸收不仅限制了它们的紫外应用，在紫外区的多光子吸收也是许多红外非线性光学晶体激光损伤阈值低的关键因素，它也是非线性光学晶体应用中迫切需要解决的关键科学问题。..项目执行期间，根据以上结构设计思路发现新化合物20种，其中9种具有非线性光学效应，特别是BaZnBO3F具有3倍KDP以上的有效倍频效应，BaMgBO3F具有较短的吸收截至波长，两者都具有较大的双折射，值得作为新型非线性光学材料进一步研究。在充分研究非线性光学晶体紫外吸收机制的基础上，提出的一种专利生长方法，使得KABO晶体266nm处吸收得到完全解决，实现KABO晶体266nm输出440mW。.提出在基团理论框架下晶体折射率计算方法，预言了多种可能的硼酸盐晶体的各向异性折射率，相关结果有助于通过结构设计，剪裁获得特定需要的折射率大小的晶体材料。特别的根据理论预测，发现BMBO,BCBO两种可应用于深紫外波段的双折射晶体,其双折射大，透过范围宽，可使用至193nm波段，有重要应用前景.