中科院物構所碘酸鹽二階非線性光學晶體的設計與合成獲進展

【資料簡介】

中科院物構所碘酸鹽二階非線性光學晶體的設計與合成獲進展

二階非線性光學材料廣泛應用于激光及光通訊領域，而金屬碘酸鹽晶體因具有較強的倍頻效應、較寬的透過波段、較高的熱穩定性和光學損傷閾值，在二階非線性光學晶體材料領域占有非常重要的地位。設計二階非線性光學材料的關鍵是如何誘導無心結構的形成及如何增加化合物的極化率。

中科院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室毛江高研究員領導的課題組在國家杰出青年基金和國家基金重點項目的資助下，提出將碘酸根與d0電子構型過渡金屬的畸變八面體如VO6、NbO6等兩種不對稱無機結構基元復合到同一化合物中的思路，利用兩種不對稱構筑基元極化作用的疊加來增大獲得非中心對稱結構的幾率并提高其光學性能。

在這一學術思想指導下，該課題組得到了系列穩定性高、二階非線性光學性能高于目前廣泛應用的KDP（KH2PO4）或KTP（KTiOPO4）的新型無機碘酸鹽二階非線性光學晶體，其中K（VO）2O2（IO3）3表現出非常高的倍頻效應，在2.05微米激光下為KTP的3.6倍，而且是相位匹配的，同時具有較高的熱穩定性（335 °C）、寬的透過波段和優良的晶體生長習性，因此該化合物是一種具有潛在應用價值的二階非線性光學晶體材料。

相關研究結果以全文形式發表在《美國化學會志》上（J. Am. Chem. Soc.，2011，133，5561-5573）。

該課題組此前還得到了層狀結構的NaVO2（IO3）2（H2O），其粉末倍頻系數高達KDP的20倍而且是相位匹配的，熱穩定性達220 ºC（Chem. Mater.，2010, 22, 1545–1550），目前已生長出其厘米級的大晶體。利用d0電子構型的Nb5+與碘酸根的復合合成了BaNbO（IO3）5，其粉末倍頻系數約為KDP的14倍，而且是相位匹配的，熱穩定性高達420 ºC（J. Am. Chem. Soc. 2009，131，9486-9487）。

中科院物構所碘酸鹽二階非線性光學晶體的設計與合成獲進展