新型中远红外NLO晶态材料的结构设计和晶体生长

波长可调中远红外激光在军事和高科技领域有广泛应用。获得中远红外高功率激光的技术瓶颈是缺乏兼具高NLO性能和高激光损伤阈值的NLO晶体材料。本项目联合无机固体材料化学、晶体生长和激光光学等方向研究人员进行协同攻关，开展功能基元的结构设计，通过系统的NLO晶态材料制备、结构、NLO及激光损伤性能研究，获得2-3个有应用前景的中远红外NLO新晶态材料，总结和揭示中远红外NLO功能基元及其结构特征，探索NLO及激光损伤性能与结构的关系规律；研发自主知识产权的中远红外NLO晶体材料，生长出高质量厘米级BaGa4S7 (BGS)中远红外NLO晶体，研制出BGS光参量原型器件；建立一套有效、可靠的中远红外NLO性能测试方法；从而满足我国国防和高科技领域的应用需求，并进一步筑固和提升我国在NLO晶态材料研究方面的原创能力和引领作用。预期发表影响因子3以上的高质量SCI论文约20篇，申请发明专利8－10件。

中远红外激光，特别是两个大气窗口（3-5微米和8-14微米），在光电对抗、激光制导、激光雷达等军事方面有重要应用。作为中远红外激光变频的重要部件，实用的中远红外晶体（如AgGaS2、ZnGeP2、AgGaGeS4、LiInS2等）仍然非常稀少，他们大多还存在激光损伤阈值低、大晶体生长困难等难题。所以探索新的中远红外波段透过、非线性系数大、激光损伤阈值高、具有良好的物化稳定性的非线性晶体仍是很有意义和挑战性的一个课题。我们选择硫属化合物作为中远红外非线性晶体材料的研究主体。在传统的类金刚石结构的硫属红外非线性晶体的基础上，探索出了稀土硫属化合物、无机超分子化合物、含硼二十面体的硫属化合物等三类新型非线性光学晶体材料，并在其中找到多个具有实用价值的硫属非线性光学晶体材料；提出了一种评价化合物粉体的激光损伤阈值方法，并通过理论计算探讨了化合物激光损伤阈值的起源。另外，根据红外非线性光学材料研究的需要，发展了几种新型测试方法，为准确测量红外波段非线性光学材料的性能提供了测试保证。在大晶体生长方面，我们对综合性能优良的BaGa4S7进行了大晶体生长，并在此基础上进行了器件制作和各种物化性能的测试。期间发表了SCI论文48篇（其中影响因子大于6的10篇），发明专利5件，培养了博士研究生12人和硕士研究生13人。