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紫外非線性光學晶體由于是固態(tài)激光器的核心部分，因此，被廣泛應用于激光技術、光學通訊、光學數(shù)據(jù)存儲和光信號處理等方面。目前，該領域的關鍵突破點在于紫外、深紫外波段材料的研制和應用。磷酸鹽因其包含剛性結構PO4而使該類材料在紫外、深紫外區(qū)無吸收，在透過范圍上具有很大的優(yōu)勢，是近幾年研究的熱點。然而，磷酸鹽結構中PO4功能基團的微觀二階倍頻系數(shù)非常小，導致該類材料倍頻系數(shù)及雙折射率普遍較小，如何通過功能基元的合理設計，既保證磷酸鹽紫外透過，又能有效增大其倍頻效應及雙折射率，是目前面臨的重要挑戰(zhàn)。

新疆大學化工學院陳兆慧研究員團隊近年來致力于新型光電功能晶體材料的研究及晶體生長工藝的優(yōu)化。近期該團隊在前期磷酸鹽光電功能晶體材料研究的基礎上，設計引入具有非線性活性的基元，即第六周期具有6s2孤電子對的Pb2+和Bi3+，相對第四、五周期具有孤電子對的離子而言，這種離子在增大倍頻及雙折射率的同時，對紫外波段的透過影響較小。在這種思路的引導下，成功設計合成了兩種紫外波段的非線性光學晶體材料Rb3PbBi(P2O7)2和Cs3PbBi(P2O7)2，其中，Rb3PbBi(P2O7)2同時具備了磷酸鹽難以達到的多種優(yōu)良綜合性能的有效平衡，倍頻效應為2.8倍KH2PO4，雙折射率為0.031@ 1064 nm和 0.037 @532 nm，紫外截至邊為285 nm，大的雙折射率使得該材料實現(xiàn)了在1064nm下相位匹配。研究者利用第一性原理對該材料光學性質的來源作了理論分析，大的雙折射率主要來自于P-O和 Bi-O基團，強的倍頻效應主要來源于[PbP2O9]∞ 層中類似“蜂窩”狀五邊形的平行排布。這一工作為后期設計具有優(yōu)異綜合性能的磷酸鹽非線性光學晶體材料提供了新的研究思路和技術指導。相關研究成果發(fā)表在化學領域的國際著名刊物《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI: 10.1002/anie.202007494)。新疆大學化工學院為第一完成單位，2016級研究生陸雪芳為第一作者，陳兆慧研究員為通訊作者，物理學院井群副教授提供了理論計算，為該工作的共同通訊作者。研究工作得到了國家自然科學基金，新疆維吾爾自治區(qū)自然科學基金的支持。（來源：科技處、化工學院）

Rb3PbBi(P2O7)2實現(xiàn)了非線性效應、雙折射率及截至邊三者的有效平衡

文章鏈接為： https://doi.org/10.1002/ange.202007494