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記者4月3日從中國科學院新疆理化技術(shù)研究所獲悉，該所潘世烈、楊志華等人組成的科研團隊在深紫外非線性光學晶體研究領(lǐng)域再次取得重要進展。該團隊提出氟化調(diào)控設(shè)計原理，設(shè)計出兩種氟化硼酸鹽晶體新結(jié)構(gòu)體系，其最短相位匹配倍頻波長可達145.2納米，超過了實現(xiàn)22?Th核鐘所需的148.3納米關(guān)鍵閾值，為新材料設(shè)計提供了研究新思路。相關(guān)研究成果近期發(fā)表于國際學術(shù)期刊《先進材料》。

深紫外非線性光學晶體是深紫外激光、精密測量、量子通信等前沿領(lǐng)域的核心功能材料。然而，這類材料需同時滿足超寬帶隙、合適雙折射獲得短相位匹配倍頻波長、大倍頻效應(yīng)三大核心要求，三者相互制約；加之傳統(tǒng)試錯研發(fā)模式效率偏低，目前利用雙折射相位匹配實現(xiàn)150納米以下激光輸出的材料資源稀缺，例如，能夠滿足22?Th核鐘148.3納米臨界應(yīng)用波長需求的理想材料一直難以突破。

針對上述科學問題，該研究團隊圍繞深紫外非線性光學材料“寬帶隙、短相位匹配波長、大倍頻”難以協(xié)同的核心瓶頸，開展π共軛與非π共軛協(xié)同調(diào)控結(jié)構(gòu)設(shè)計研究。通過提出氟化硼酸鹽功能基元的可控組分設(shè)計規(guī)則，精準約束化學組分搜索空間，設(shè)計出LiB3O4F2和Li2B4O5F4兩類新型結(jié)構(gòu)。其中，C2-LiB3O4F2表現(xiàn)尤為突出，其最短相位匹配倍頻波長達到145.2納米，倍頻效應(yīng)為KDP的3.4倍。研究首次證實，[BO3]與[BO2F2]功能單元的協(xié)同組裝在實現(xiàn)相位匹配波長短于150納米方面具有獨特優(yōu)勢。

楊志華表示，該研究驗證了氟化協(xié)同調(diào)控策略在深紫外非線性光學材料的多性能協(xié)同優(yōu)化種的可行性與有效性，既為超短深紫外激光光源、原子核鐘超高精度精密測量體系的實驗研發(fā)提供理論依據(jù)與設(shè)計參考，也為非線性光學晶體從傳統(tǒng)試錯走向理性精準設(shè)計提供了新思路。