新型复合碱金属硼酸盐紫外非线性光学材料的研究

非线性光学晶体是光电子产业的重要物质基础，在信息、科研、国防等领域有广泛的应用前景，新型非线性光学材料已成为当前国际上的研究热点，尤其紫外倍频材料是产生短波激光光源的核心材料。以BO3和BO4基团为代表的硼氧功能基元，带隙较大，B-O键利于宽波段光透过。同时选择在紫外范围没有电子转移的第一主族金属原子，易于得到透过范围宽，紫外吸收边短的材料。前期通过设计合成出同成分熔融化合物Li3Cs2B5O10，能够实现相位匹配，其紫外漫反射截止边达175 nm，是一种有潜力的紫外非线性光学材料。通过系统的研究，本项目将第一主族金属阳离子以及硼氧基团结合，设计合成出紫外非线性光学材料复合碱金属硼酸盐晶体，分析各功能基元对非线性光学效应的贡献，揭示功能基元与光学性能的内在联系。该项目研究可以指导复合碱金属硼酸盐材料的设计和合成，有助于阐明功能基元与紫外非线性光学晶体性能之间的关系。

项目执行中出产论文17篇，专利1条，协助培养研究生在读1名，毕业1名。制备出新的非线性光学晶体材料，项目中设计合成出两种新的非线性光学晶体Li5Rb2B7O14和Li4Rb3B7O14，两种材料都能够漫反射截止边达深紫外，完成了晶体光学性能测试及初步应用评估。并且实现了Li3Rb2B5O10大尺寸晶体的生长，采用泡生法成功生长出了尺寸为23 × 15 × 4 mm3的高质量Li3Cs2B5O10单晶。探索晶体生长条件，确定Li3Cs2B5O10晶体生长的适宜方法, 获得大尺寸的可供光学性能测试的单晶。试验中获得的一系列碱金属硼酸盐化合物，都是三维网络结构，且均为非中心对称空间群，随着BO基团的生长，其在晶体中旋转方向的阻力变大，使其趋于一致排列，这更有利于倍频系数的微观叠加这对于寻找新型的非线性光学材料是非常有利的。