Nelinearni optički kristali imaju važnu primjenu u laserskoj nauci i tehnološkim poljima kao što su litografija, komunikacije, mikromašinska obrada i laserski prikaz. Fazno usklađivanje je neophodan uslov da nelinearni optički kristali ostvare efikasnu konverziju, a tradicionalni nelinearni optički kristali se obično zasnivaju na principu dvolomnosti da bi se ostvarilo fazno podudaranje. Međutim, u dubokom ultraljubičastom (UV) opsegu, gdje je valna dužina manja od 200 nm, veliki broj nelinearnih optičkih kristala je teško ostvariti dvolomno fazno podudaranje zbog njihovog malog dvoloma. Tehnika kvazifaznog usklađivanja ostvaruje efikasan izlaz oktavnog svjetla konstruiranjem strukture u kojoj se nelinearni koeficijenti periodično mijenjaju u kristalu, tako da energija kontinuirano teče od svjetla osnovne frekvencije do svjetlosti oktave. U poređenju sa dvolomnim faznim usklađivanjem, ova tehnika ima prednosti u tome što se ne oslanja na dvolomnost materijala, podudara se sa širokim opsegom talasnih dužina i može da koristi maksimalni nelinearni koeficijent materijala. Međutim, nelinearni optički kristali pogodni za kvazi-fazno usklađeni izlaz u dubokom ultraljubičastom pojasu su još uvijek vrlo rijetki.
Nedavno su istraživači Zhao Sangen i Luo Junhua sa Instituta za materijale i strukture Fujian, Kineske akademije nauka (FIMSTEC) uspješno uzgajali prozirne monokristale LiNH4SO4 u vodenom rastvoru i potvrdili feroelektričnost kristala LiNH4SO4 pomoću električne histerezne petlje s promjenjivom temperaturom. nelinearni optički test, itd. Kristali LiNH4SO4 se odlikuju visokim stepenom feroelektričnosti i visokim stepenom nelinearnosti. Jednodomenski uzorci LiNH4SO4 su uspješno dobijeni primjenom jednosmjernog polarizacionog napona, a kristali LiNH4SO4 imaju raspon transmisije od čak 171 nm, umjerene nelinearne optičke koeficijente drugog reda (0.33 pm/V), i može izdržati lasersko zračenje do 1,47 GW/cm-2 bez oštećenja. Indeks prelamanja LiNH4SO4 ovisan o talasnoj dužini je precizno određen i disperziona jednačina LiNH4SO4 je prilagođena metodom minimalnog ugla otklona, a rezultati pokazuju da LiNH4SO4 ima vrlo nisku disperziju indeksa prelamanja, što rezultira kvazi-prvog reda. period slaganja faze kristala od 1,4 µm pri udvostručenoj talasnoj dužini svetlosti od 177,3 nm. Gore navedeni rezultati ukazuju da je LiNH4SO4 snažan kandidat za pretvaranje frekvencije dubokog ultraljubičastog lasera. Rezultati proračuna po prvim principima pokazuju da nelinearni optički odziv i širok raspon transmisije LiNH4SO4 uglavnom potiču od doprinosa SO42-tetraedarskih motiva, dok je njegova niža disperzija indeksa prelamanja uglavnom zbog visoko lokalizirane prirode Li+ i NH4+ kationi i elektroni SO42- motiva u kristalu LiNH4SO4. Ovo otkriće pruža efikasan način za razvoj duboko ultraljubičastih nelinearnih optičkih kristala kvazi-faze usklađenih.
Dr Yipeng Song, student doktorskih studija na Univerzitetu Kineske akademije nauka, prvi je autor rada, a saradnik istraživač Bingxuan Li na Institutu za fiziku i strukture, Fujian, Kina, je ko-korespondentni autor knjige papir.
Slika 1 (a) Poređenje dvolomnog faznog usklađivanja i kvazi-faznog podudaranja; (b) kristal LiNH4SO4 u feroelektričnoj fazi; (c) kristalna struktura cis-električne faze
Slika 2 (a) Kristali LiNH4SO4 uzgojeni iz sjemena kristala u smjeru [011] (b) [001] smjeru; (c) kristali LiNH4SO4 sa testom nelinearne optike promenljive temperature; (d) ciklički test nelinearne optike promjenjive temperature; (e) PE i JE krive kristala LiNH4SO4 na 413 K; (g) slika od 180 stepeni feroelektričnih domena kristala LiNH4SO4; (h) Kristali LiNH4SO4 sa jednom domenom
Slika 3 (a) Duboki UV spektar transmisije kristala LiNH4SO4; (b) LiNH4SO4 kristal Maker pruga; (c) optička mikroskopska slika kristala LiNH4SO4 nakon oštećenja nanosekundnim laserom (d) prije i poslije (e); Trouglasta prizma koja se koristi za indeks prelamanja LiNH4SO4 (e) Prolazak svjetlosti u (100) smjeru; (f) Prolazak svjetlosti u (001) smjeru; (g) (h) Jednačina disperzije indeksa loma kristala LiNH4SO4; (i) Tijelo optičkog indeksa na 532 nm kristala LiNH4SO4
Slika 4 Ciklusi kvazi-faznog podudaranja prvog reda procesa sume i razlike frekvencija kristala LiNH4SO4
Slika 5 Struktura elektronskih energetskih pojaseva LiNH4SO4; (b) dijagram gustine stanja/parcijalne gustine stanja LiNH4SO4; (c) HOMO od LiNH4SO4; (d) LUMO LiNH4SO4
