氟硼酸铅紫外非线性光学晶体的制备及性能研究

项目名称： 氟硼酸铅紫外非线性光学晶体的制备及性能研究

项目编号： No.21461026

项目类型： 地区科学基金项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 李弘毅

作者单位： 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院

项目金额： 50万元

中文摘要： 短波长激光光源在信息、医学、科研、军事等领域应用前景广泛。紫外非线性光学晶体材料是短波长激光输出的主要途径。 前期设计合成出一种氟硼酸铅非线性光学晶体,Pb3B6O11F2，其透光范围240nm-3460nm，倍频效应约为4KDP，是一种潜在的紫外非线性光学晶体材料。在此基础上，利用新疆特色矿产硼矿资源，本项目在Pb-B-O-F 体系中，将易发生姜-泰勒畸变而与氧形成不对称配位多面体的Pb 原子、对透过光范围具有调控作用的F 原子及带隙大、结构丰富的硼氧功能基团相结合，设计合成出新型的硼酸盐晶体。通过对该体系硼酸盐晶体的探索，研究不同阳离子和卤素对晶体结构和性能的调控机理；分析各功能基元对化合物性质的影响，揭示功能基元与光学性能间的内在联系。从而为功能晶体材料探索提供新的理论和实验基础。本项目的成功实施将丰富硼酸盐晶体材料，拓展晶体生长理论，为探索新型硼酸盐晶体材料提供新的思路和技术途径。

中文关键词： 紫外非线性光学晶体；晶体结构；氟硼酸盐；光学性能

英文摘要： Short-wavelength laser source applications are of great wide used in the fields of information, medical research, scientific, military and so on. Most short-wavelength laser outputs are independent on ultraviolet (UV) nonlinear optical (NLO) crystal materials. Previously, we have synthesized a new NLO crystal Pb3B6O11F2，which exhibits a large second harmonic generation (SHG) response about four times that of KH2PO4 (KDP). The as-grown crystal is transparent in the wavelength range from 240 nm to 3460 nm. Therefore it is a potential UV NLO material. Due to John-Teller distortion, Pb atom is composed to acentric lead polyhedral with O atoms results in a large SHG response. The introduction of fluoride could widen the transparency in the UV region. BO3 and BO4 units cause to wide bandgap and differential borates. Based on preliminary studies in the system of Pb-B-O-F, we expect that new phases introducing the lone pair ions Pb2+ and fluoride anion in borate will generate a whole new class of UV NLO materials. In addition, we will analyze various functional moieties on NLO effect contribution, reveal the relationship between crystal structure and NLO properties. The research will guide mixed lead borate fluoride material design and synthesis, promote practical and industrial development of micro-miniature solid state UV laser.

英文关键词： UV Nonlinear Optical Crystal;Crystal Structure;Fluoroborate;Optical Property