Doğrusal olmayan optik kristaller, litografi, iletişim, mikro işleme ve lazer görüntüleme gibi lazer bilimi ve teknolojisi alanlarında önemli uygulamalara sahiptir. Faz eşleştirme, doğrusal olmayan optik kristallerin verimli dönüşümü gerçekleştirmesi için gerekli bir koşuldur ve geleneksel doğrusal olmayan optik kristaller, faz eşleştirmeyi gerçekleştirmek için genellikle çift kırılma ilkesine dayanır. Bununla birlikte, dalga boyunun 200 nm'den az olduğu derin ultraviyole (UV) bandında, çok sayıda doğrusal olmayan optik kristalin, küçük çift kırılımlarından dolayı çift kırılım faz eşleşmesini gerçekleştirmesi zordur. Yarı fazlı eşleştirme tekniği, kristalde doğrusal olmayan katsayıların periyodik olarak tersine çevrildiği bir yapı inşa ederek oktav ışığının verimli çıkışını gerçekleştirir, böylece enerji sürekli olarak temel frekans ışığından oktav ışığına akar. Çift kırılımlı faz eşleştirmeyle karşılaştırıldığında bu teknik, malzemenin çift kırılımına dayanmama, geniş bir dalga boyu bandını eşleştirme ve malzemenin maksimum doğrusal olmayan katsayısını kullanabilme avantajlarına sahiptir. Bununla birlikte, derin ultraviyole bandında yarı faz uyumlu çıkışa uygun doğrusal olmayan optik kristaller hala çok nadirdir.
Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi (FIMSTEC) Fujian Malzeme ve Yapı Enstitüsü'nden araştırmacı Zhao Sangen ve Luo Junhua, sulu çözeltide inç ölçekli şeffaf LiNH4SO4 tek kristallerini başarıyla büyüttü ve elektrikli histerezis döngüsü ve değişken sıcaklık kullanarak LiNH4SO4 kristallerinin ferroelektrikliğini doğruladı. doğrusal olmayan optik test, vb. LiNH4SO4 kristalleri, yüksek derecede ferroelektriklik ve yüksek derecede doğrusal olmama ile karakterize edilir. LiNH4SO4'ün tek alanlı örnekleri, tek yönlü bir polarizasyon voltajı uygulanarak başarılı bir şekilde elde edildi ve LiNH4SO4 kristalleri, 171 nm kadar kısa bir iletim aralığına, orta derecede ikinci dereceden doğrusal olmayan optik katsayılara (0.33 pm/V) sahiptir. ve 1,47 GW/cm-2'ye kadar lazer ışınımına hasar görmeden dayanabilir. LiNH4SO4'ün dalga boyuna bağlı kırılma indeksi doğru bir şekilde belirlendi ve LiNH4SO4'ün dağılım denklemi, minimum sapma açısı yöntemiyle uyduruldu ve sonuçlar, LiNH4SO4'ün çok düşük bir kırılma indeksi dağılımına sahip olduğunu gösteriyor, bu da birinci dereceden bir yarı yarıya sonuç veriyor. 177,3 nm'lik iki kat ışık dalga boyunda 1,4 µm'lik kristalin faz eşleştirme periyodu. Yukarıdaki sonuçlar LiNH4SO4'ün derin ultraviyole lazer frekans dönüşümü için güçlü bir aday olduğunu göstermektedir. İlk prensip hesaplamalarının sonuçları, LiNH4SO4'ün doğrusal olmayan optik tepkisinin ve geniş iletim aralığının temel olarak SO{39}}tetrahedral motiflerin katkısından kaynaklandığını, düşük kırılma indisi dağılımının ise esas olarak SO{39}}'un oldukça lokalize doğasından kaynaklandığını göstermektedir. LiNH4SO4 kristalindeki Li+ ve NH4+ katyonları ve SO42- motiflerinin elektronları. Bu bulgu, derin morötesi yarı faz uyumlu doğrusal olmayan optik kristallerin geliştirilmesi için etkili bir yol sağlar.
Çin Bilimler Akademisi Üniversitesi'nde doktora öğrencisi olan Dr. Yipeng Song, makalenin ilk yazarıdır ve Fujian, Çin'deki Fizik ve Yapılar Enstitüsü'nden Yardımcı Araştırmacı Bingxuan Li, makalenin ortak yazarıdır. kağıt.
Şekil 1 (a) Çift kırılımlı faz uyumlu ve yarı faz uyumlu karşılaştırma; (b) Ferroelektrik fazda LiNH4SO4 kristali; (c) cis-elektrik fazının kristal yapısı
Şekil 2 (a) tohum kristalleri tarafından [011] yönünde (b) [001] yönünde büyütülmüş LiNH4SO4 kristalleri; (c) Değişken sıcaklıkta doğrusal olmayan optik testine sahip LiNH4SO4 kristalleri; (d) değişken sıcaklıkta doğrusal olmayan optik çevrim testi; (e) 413 K'de LiNH4SO4 kristallerinin PE ve JE eğrileri; (g) LiNH4SO4 kristallerinin ferroelektrik alanlarının 180 derecelik görüntüsü; (h) Tek alanlı LiNH4SO4 kristalleri
Şekil 3 (a) LiNH4SO4 kristalinin derin UV iletim spektrumu; (b) LiNH4SO4 kristal Yapıcı çizgisi; (c) LiNH4SO4 kristalinin nanosaniyelik bir lazer (d) tarafından hasar gördükten sonra (e) öncesi ve sonrası optik mikroskopi görüntüsü; LiNH4SO4'ün kırılma indisi için kullanılan üçgen prizma (e) Işığın (100) yönünde geçmesi; (f) Işığın (001) yönünde geçmesi; (g) (h) LiNH4SO4 kristalinin kırılma indisi dağılım denklemi; (i) 532 nm'de LiNH4SO4 kristalinde optik indeks gövdesi
Şekil 4 LiNH4SO4 kristallerinin toplam ve fark frekans işlemlerinin birinci dereceden yarı faz eşleştirme döngüleri
Şekil 5 LiNH4SO4'ün elektronik enerji bandı yapısı; (b) LiNH4SO4'ün durum yoğunluğu/durumların kısmi yoğunluğu diyagramı; (c) LiNH4SO4'ün HOMO'su; (d) LiNH4SO4'ün LUMO'su
