Les cristaux optiques non linéaires ont des applications importantes dans les domaines scientifiques et technologiques du laser tels que la lithographie, les communications, le micro-usinage et l'affichage laser. L'adaptation de phase est une condition nécessaire pour que les cristaux optiques non linéaires réalisent une conversion efficace, et les cristaux optiques non linéaires traditionnels sont généralement basés sur le principe de biréfringence pour réaliser l'adaptation de phase. Cependant, dans la bande ultraviolette profonde (UV), où la longueur d'onde est inférieure à 200 nm, un grand nombre de cristaux optiques non linéaires sont difficiles à réaliser une adaptation de phase biréfringente en raison de leur faible biréfringence. La technique d'adaptation quasi-phase permet d'obtenir une sortie efficace de lumière d'octave en construisant une structure dans laquelle les coefficients non linéaires sont périodiquement inversés dans le cristal, de sorte que l'énergie circule en continu de la lumière de fréquence fondamentale à la lumière d'octave. Par rapport à l'adaptation de phase biréfringente, cette technique présente les avantages de ne pas dépendre de la biréfringence du matériau, d'adapter une large bande de longueurs d'onde et de pouvoir utiliser le coefficient non linéaire maximal du matériau. Cependant, les cristaux optiques non linéaires adaptés à une sortie quasi-adaptée en phase dans la bande ultraviolette profonde sont encore très rares.
Récemment, les chercheurs Zhao Sangen et Luo Junhua de l'Institut des matériaux et structures du Fujian, Académie chinoise des sciences (FIMSTEC) ont réussi à développer des monocristaux transparents de LiNH4SO4 à l'échelle du pouce en solution aqueuse et ont confirmé la ferroélectricité des cristaux de LiNH4SO4 en utilisant une boucle d'hystérésis électrique et une température variable. test optique non linéaire, etc. Les cristaux LiNH4SO4 se caractérisent par un degré élevé de ferroélectricité et un degré élevé de non-linéarité. Des échantillons à domaine unique de LiNH4SO4 ont été obtenus avec succès en appliquant une tension de polarisation unidirectionnelle, et les cristaux de LiNH4SO4 ont une plage de transmission aussi courte que 171 nm, des coefficients optiques non linéaires modérés de second ordre (0,33 pm/V), et peut résister à une irradiation laser jusqu'à 1,47 GW/cm-2 sans dommage. L'indice de réfraction dépendant de la longueur d'onde de LiNH4SO4 a été déterminé avec précision et l'équation de dispersion de LiNH4SO4 a été ajustée par la méthode de l'angle de déviation minimum, et les résultats montrent que LiNH4SO4 a une très faible dispersion d'indice de réfraction, ce qui se traduit par un quasi-premier ordre. période d'adaptation de phase du cristal de 1,4 µm à la longueur d'onde lumineuse doublée de 177,3 nm. Les résultats ci-dessus indiquent que LiNH4SO4 est un candidat sérieux pour la conversion de fréquence laser ultraviolette profonde. Les résultats des calculs de principes premiers indiquent que la réponse optique non linéaire et la large plage de transmission de LiNH4SO4 proviennent principalement de la contribution de motifs tétraédriques SO42-, alors que sa dispersion d'indice de réfraction plus faible est principalement due à la nature hautement localisée du Cations Li+ et NH4+ et les électrons des motifs SO42- dans le cristal LiNH4SO4. Cette découverte constitue un moyen efficace de développer des cristaux optiques non linéaires quasi-adaptés en phase dans l'ultraviolet profond.
Le Dr Yipeng Song, doctorant à l'Université de l'Académie chinoise des sciences, est le premier auteur de l'article, et le chercheur associé Bingxuan Li de l'Institut de physique et de structures du Fujian, en Chine, est l'auteur co-correspondant de l'article. papier.
Figure 1 (a) Comparaison des biréfringents à phase adaptée et quasi-adapté en phase ; (b) Cristal LiNH4SO4 en phase ferroélectrique ; (c) structure cristalline de la phase cis-électrique
Figure 2 (a) Cristaux de LiNH4SO4 développés par des germes de cristaux dans la direction [011] (b) dans la direction [001] ; (c) Cristaux LiNH4SO4 avec test d'optique non linéaire à température variable ; (d) essai de cyclage optique non linéaire à température variable ; (e) Courbes PE et JE de cristaux LiNH4SO4 à 413 K ; (g) image à 180 degrés des domaines ferroélectriques de cristaux LiNH4SO4 ; (h) Cristaux LiNH4SO4 à domaine unique
Figure 3 (a) Spectre de transmission UV profond du cristal LiNH4SO4 ; (b) séquence de fabricant de cristaux LiNH4SO4 ; (c) Image de microscopie optique d'un cristal LiNH4SO4 après avoir été endommagé par un laser nanoseconde (d) avant et après (e) ; Prisme triangulaire utilisé pour l'indice de réfraction de LiNH4SO4 (e) Passage de la lumière dans la direction (100) ; (f) Passage de la lumière dans la direction (001); (g) (h) Équation de dispersion de l'indice de réfraction du cristal LiNH4SO4 ; (i) Corps d'indice optique à 532 nm de cristal LiNH4SO4
Fig. 4 Cycles de quasi-adaptation de phase du premier ordre des processus de fréquence somme et différence des cristaux LiNH4SO4
Fig. 5 Structure de bande d'énergie électronique de LiNH4SO4 ; (b) diagramme de densité d'états/densité partielle d'états de LiNH4SO4 ; (c) HOMO de LiNH4SO4 ; (d) LUMO de LiNH4SO4
