新型紫外非线性光学材料K3B6O10Cl的研究

非线性光学材料是光电子产业的重要物质基础，在工业、国防等领域具有广泛的应用前景，尤其紫外非线性光学材料是产生短波激光光源的核心材料，因此迫切需要深入研究。.K3B6O10Cl是我们在国际上首次发现的一种新型紫外非线性光学材料，其空间群为R3m，粉末倍频效应为4倍KDP，紫外吸收边为180nm，宝石折射仪测得589.3nm处其双折射率约为0.05，预期具有良好的物化性能，可望成为适用于紫外激光变频技术的新一代非线性光学材料。.本项目主要研究 K2O-B2O3-KCl及相关体系的相平衡关系；探索其晶体生长的助熔剂体系和生长工艺条件；获得大尺寸、高质量单晶；测试其线性及非线性光学性能；研究晶体结构与光学性能之间的关系；评估其在紫外波段的应用前景。它的成功研制，将丰富非线性光学材料设计与合成的理论体系，有助于推动全固态紫外激光器向实用化、产业化方向发展。

非线性光学晶体在激光技术领域具有重要的应用。利用非线性光学晶体通过激光频率转换拓宽激光光源的波长范围，从而获得短至紫外、深紫外，长至远红外的各种激光。紫外激光由于波长短、能量更集中、分辨率更高，因此在高密度光盘存储、物质表面改性、激光精密加工等工业领域有重要应用。.本研究组在国际上首次发现了一种新型紫外激光倍频晶体氯硼酸钾(KBOC)，其空间群为R3m，粉末倍频效应达4倍KDP，紫外吸收边为180 nm，宝石折射仪测得589.3 nm处其双折射率约为0.05，预期具有良好的物化性能，可望成为适用于紫外激光变频技术的新一代非线性光学材料。因此，有必要优化晶体生长条件，获得大尺寸的氯硼酸钾以供下一步的性能测试和评估。.通过课题的实施，研究了KBOC晶体最佳助熔剂体系及生长工艺参数，生长出供性能测试用的大尺寸、高质量晶体，测试其光学性质，透光范围、折射率及激光损伤阈值，对KBOC晶体结构-性能关系进行了研究。主要进展和成果：（1）研究了KBOC晶体最佳助熔剂体系及生长工艺参数，获得35 × 35 × 13mm3尺寸的晶体；（2）确定了KBOC的I类相位匹配最短倍频波长为272 nm，有望实现1113 nm的直接四倍频（278 nm）输出，利用和频方式可实现 266 nm 激光输出；（3）研究了KBOC晶体结构与线性和非线性光学性能之间的关系，揭示了KBOC倍频效应和双折射的来源机制。KBOC的研制成功，有助于推动紫外全固态激光器向实用化、产业化方向发展。项目完成期间总计培养博士生4名，硕士生5名，发表SCI论文12篇（其中直接相关5篇，间接相关7篇），中国发明专利5项（授权专利3项）。