Les cristaux optiques non linéaires infrarouges (NLOC), en tant que dispositifs clés pour la conversion de fréquence laser, ont des applications importantes dans les lasers entièrement solides. Les cristaux optiques non linéaires IR commerciaux actuels comprennent principalement des composés de type chalcopyrite composés de groupes tétraédriques, tels que AgGaS2 (AGS), AgGaSe2 et ZnGeP2 (ZGP). Cependant, en raison de leurs défauts de performances intrinsèques respectifs, ces matériaux ne peuvent plus satisfaire pleinement aux exigences du développement actuel de la technologie laser infrarouge. Par conséquent, il existe un besoin urgent de concevoir de nouveaux matériaux optiques non linéaires infrarouges basés sur de nouveaux motifs ou de nouvelles stratégies pour dépasser les limites des propriétés des matériaux existants et obtenir de nouveaux matériaux optiques non linéaires infrarouges hautes performances avec de nouvelles structures.
Le Centre de recherche sur les matériaux cristallins de l'Institut de technologie physique et chimique du Xinjiang, de l'Académie chinoise des sciences, s'est consacré à la recherche de nouveaux cristaux fonctionnels optoélectroniques. Des études antérieures ont montré que le mercure possède une configuration électronique unique, propice à la formation d'ions Hg2+ hautement polarisés, entraînant une réponse optique non linéaire significative. Pendant ce temps, Hg a de nombreuses formes de coordination et peut former des radicaux linéaires [HgSe2], planaires [HgSe3] et triangulaires-coniques [HgQ4] (Q=S, Se) actifs non linéaires dans le processus de liaison avec des éléments soufrés. En raison de la limitation de la cinquième règle de Bowling (règle de sauvegarde), la plupart des composés soufrés pré-synthétisés à base de Hg ne contiennent qu'un seul motif réactif non linéaire, et les composés composés de tétraèdres [HgQ4] sont prédominants, ce qui limite les effets chimiques et structurels. diversité des composés à base de Hg. Sur la base de recherches antérieures, l'équipe de recherche dirigée par le chercheur Pan Shilie et le chercheur Li Junjie du Centre de recherche sur les matériaux cristallins de l'Institut de physique et de chimie du Xinjiang, Académie chinoise des sciences, a proposé une stratégie de conception « trois en un » dans le système de composés soufrés à base de Hg, c'est-à-dire trois types d'anisotropies de polarisabilité non linéairement actives mais différentes de ［HgQn] (n=2, 3, 4) pour tenter de briser la limitation de la « économie » règle" dans un seul composé, et a synthétisé le premier matériau optique non linéaire infrarouge à base de mercure, Hg7P2Se12 (HPSe), qui contient simultanément [HgSe2], [HgSe3] et [HgSe4]. Le composé présente une grande réponse d'octave de second ordre (∼1 × AGS) sous une source de lumière de deux micromètres, et le cristal a une large coupure infrarouge (∼22,8 μm) et un seuil de dommage laser élevé (∼2 × AGS), suggérant que briser la « règle de conservation » et accroître la diversité des groupes est une stratégie efficace de conception. Cela suggère que briser la « règle de sauvegarde » et augmenter la diversité des groupes constitue une stratégie efficace pour concevoir de nouveaux matériaux optiques infrarouges non linéaires dotés d'une nouvelle structure et d'excellentes performances. Ce résultat incitera les chercheurs à explorer davantage de nouveaux matériaux optiques infrarouges non linéaires offrant d’excellentes performances globales.
Les résultats de la recherche ont été publiés en texte intégral dans Advanced Functional Materials par Wiley, avec l'Institut de physique et de technologie chimique du Xinjiang (XICT) comme seule unité d'achèvement, Shiliu Pan et Junjie Li comme auteurs correspondants, et le boursier postdoctoral Yu Chu et le doctorant. Hongshan Wang en tant que co-premiers auteurs. Les travaux de recherche ont été financés par le programme Talent de l’Académie chinoise des sciences, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et la Fondation des sciences naturelles de la région autonome du Xinjiang.
Figure 1 Structure et propriétés optiques des cristaux HPSe. (a) Modèles XRD de monocristaux de HPSe (la figure insérée est une photo optique de HPSe); (b) Modèles de transmission IR des monocristaux HPSe, AGS et ZGP (la figure insérée est une photo optique de HPSe, AGS et ZGP) ; (c) effet doublement de la poudre des échantillons HPSe ; (d) Spectres de transmission UV des monocristaux HPSe; et (e) une analyse statistique non linéaire IR typique du séléniure de la plage de transmission optique des matériaux optiques. où la couleur bleue représente la région à haute transmission.
