Блог

May 07, 2023

Глубокий

Светоиздательский центр Чанчуньского института оптики, точной механики и

Световой издательский центр, Чанчуньский институт оптики, точной механики и физики, CAS

изображение: (а) Блок-схема скрининга «луковицы» для кристаллов DUV NLO. (б), (в), (г) – координаты ключевых критериев (I, II, III) и соответствующие структуры «псевдо», «возможных» и «перспективных» кристаллов ДУФ-НЛО.посмотреть больше

Фото: Лэй Кан и Чжешуай Линь

Нелинейная оптика играет важную роль в современной оптике и лазерной технике. Нелинейно-оптическая технология (NLO) является важным средством увеличения длины волны лазера. Кристаллы NLO являются основным материалом для реализации технологии NLO. В области спектра глубокого ультрафиолета (DUV) с длинами волн короче 200 нм кристаллы NLO являются основными устройствами для реализации мощного выходного сигнала DUV-лазера. Полученный в результате полностью твердотельный лазер DUV имеет важное применение в передовых технологических областях, таких как медицина, микрообработка, литография, фотохимия, спектроскопия и микроскопия. На сегодняшний день кристалл KBe2BO3F2 (KBBF) — единственный кристалл DUV NLO, предоставляющий мощный инструмент для исследования материального мира. Однако из-за его слоистой структуры рост крупномасштабных монокристаллов KBBF сталкивается с трудностями. Кроме того, развитие науки DUV требует кристаллов DUV NLO с более короткими выходными длинами волн и более сильными эффектами NLO, чтобы удовлетворить потребности в лазерах более высокой точности и большей мощности. Поэтому очень важно продолжить исследование кристаллов DUV NLO, чтобы либо заменить KBBF по способностям к выращиванию кристаллов, либо превзойти KBBF по свойствам NLO.

В новой статье, опубликованной в журнале Light Science & Application, Лэй Кан и Чжешуай Линь из Технического института физики и химии Китайской академии наук (Китай) прояснили ключевые критерии эффективности и основную концептуальную основу кристаллов DUV NLO, рассмотрев текущие экспериментальные и теоретические данные. прогресс. Они также обсудили развитие «корреляций структуры и свойств» DUV NLO на основе методов первых принципов и то, как это вызвало интерес к родственным материалам, а также будущие направления исследований в области кристаллов DUV NLO.

Ключевые критерии эффективности включают эффект генерации второй гармоники (ГВГ) dij, эффективный коэффициент ГВГ deff, длину волны отсечки УФ-прозрачности λUV и граничную длину волны фазового согласования (PM) λPM. За последние два десятилетия, хотя было синтезировано и охарактеризовано большое количество соединений, по-настоящему «перспективных» кристаллов DUV NLO осталось очень мало. Чтобы достичь «многообещающих» критериев, мы должны усвоить две основные концепции «фазового согласования» и «эффективного ГСП». Согласно процессу скрининга «шелушения лука», показанному наРисунок 1Благодаря поэтапному отбору ключевых критериев эффективности и постепенному внедрению основных концепций можно эффективно оценить теоретические характеристики кристаллов DUV NLO.

Многочисленные материалы NLO просто прозрачны в области DUV, но они не могут обеспечить эффективный выход DUV PM; по сути, это «псевдо» кристаллы DUV NLO. Некоторые кристаллы соответствуют критериям производительности DUV NLO, но их фактические возможности когерентного преобразования DUV недостаточны, особенно для SHG; в основном они относятся к «возможным» кристаллам DUV NLO. В настоящее время «перспективными» кристаллами DUV NLO называют только кристаллы, способные обеспечить эффективную выходную мощность DUV PM с достаточной эффективностью преобразования ГВГ. Следует подчеркнуть, что исследование материалов кристаллов DUV NLO должно опираться на эти строгие концепции и самосогласованные критерии. Не смотря на концепцию, это не строго кристалл DUV NLO; без соответствия критериям он не сможет обеспечить по-настоящему эффективный когерентный выходной сигнал DUV.

До 2013 года не было обнаружено материалов, которые могли бы превысить свойства DUV NLO KBBF. Продолжать улучшать производительность DUV NLO за пределами KBBF — серьезная задача. Для решения этой проблемы было предложено несколько стратегий проектирования, способствующих повышению производительности кристаллов DUV NLO. Путем объединения передовых методов моделирования и моделирования была оценена, спроектирована и предсказана серия потенциальных кристаллов DUV PM SHG, некоторые из которых были частично проверены экспериментально.