Kristal optik nonlinier mempunyai aplikasi penting dalam bidang sains dan teknologi laser seperti litografi, komunikasi, mesin mikro, dan tampilan laser. Pencocokan fase adalah kondisi yang diperlukan bagi kristal optik nonlinier untuk mewujudkan konversi yang efisien, dan kristal optik nonlinier tradisional biasanya didasarkan pada prinsip birefringence untuk mewujudkan pencocokan fase. Namun, pada pita ultraviolet (UV) dalam, yang panjang gelombangnya kurang dari 200 nm, sejumlah besar kristal optik nonlinier sulit untuk mewujudkan pencocokan fase birefringent karena birefringencenya yang kecil. Teknik pencocokan kuasi-fase mewujudkan keluaran cahaya oktaf yang efisien dengan membangun struktur di mana koefisien nonlinier dibalik secara berkala dalam kristal, sehingga energi terus mengalir dari cahaya frekuensi dasar ke cahaya oktaf. Dibandingkan dengan pencocokan fase birefringent, teknik ini memiliki kelebihan yaitu tidak mengandalkan birefringence material, mencocokkan pita panjang gelombang yang lebar, dan mampu memanfaatkan koefisien nonlinier maksimum material. Namun, kristal optik nonlinier yang cocok untuk keluaran kuasi-fase dalam pita ultraviolet dalam masih sangat jarang.
Baru-baru ini, peneliti Zhao Sangen & Luo Junhua dari Institut Bahan dan Struktur Fujian, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (FIMSTEC) berhasil menumbuhkan kristal tunggal LiNH4SO4 transparan berskala inci dalam larutan air dan mengkonfirmasi sifat feroelektrik kristal LiNH4SO4 dengan menggunakan loop histeresis listrik dan suhu variabel uji optik nonlinier, dll. Kristal LiNH4SO4 dicirikan oleh tingkat feroelektrik yang tinggi dan tingkat nonlinier yang tinggi. Sampel domain tunggal LiNH4SO4 berhasil diperoleh dengan menerapkan tegangan polarisasi searah, dan kristal LiNH4SO4 memiliki jangkauan transmisi sesingkat 171 nm, koefisien optik nonlinier orde kedua sedang (00,33 pm/V), dan tahan terhadap iradiasi laser hingga 1,47 GW/cm-2 tanpa kerusakan. Indeks bias LiNH4SO4 yang bergantung pada panjang gelombang ditentukan secara akurat dan persamaan dispersi LiNH4SO4 disesuaikan dengan metode sudut defleksi minimum, dan hasilnya menunjukkan bahwa LiNH4SO4 memiliki dispersi indeks bias yang sangat rendah, yang menghasilkan kuasi-orde pertama. periode pencocokan fase kristal 1,4 µm pada panjang gelombang cahaya dua kali lipat 177,3 nm. Hasil di atas menunjukkan bahwa LiNH4SO4 merupakan kandidat kuat untuk konversi frekuensi laser ultraviolet dalam. Hasil perhitungan prinsip pertama menunjukkan bahwa respons optik nonlinier dan jangkauan transmisi LiNH4SO4 yang lebar terutama berasal dari kontribusi motif tetrahedral SO42-, sedangkan dispersi indeks biasnya yang lebih rendah terutama disebabkan oleh sifat lokal yang sangat tinggi dari LiNH4SO4. Kation Li+ dan NH4+ serta elektron motif SO42- pada kristal LiNH4SO4. Temuan ini memberikan cara yang efektif untuk mengembangkan kristal optik nonlinier yang cocok dengan fase kuasi ultraviolet dalam.
Yipeng Song, seorang mahasiswa PhD di University of Chinese Academy of Sciences, adalah penulis pertama makalah ini, dan Associate Researcher Bingxuan Li di Institut Fisika dan Struktur, Fujian, Tiongkok, adalah salah satu penulis makalah ini. kertas.
Gambar 1 (a) Perbandingan pencocokan fase birefringent dan pencocokan fase kuasi; (b) kristal LiNH4SO4 dalam fase feroelektrik; (c) struktur kristal fasa cis-listrik
Gambar 2 (a) Kristal LiNH4SO4 yang ditumbuhkan oleh kristal benih pada arah [011] (b) [001]; (c) Kristal LiNH4SO4 dengan uji optik nonlinier suhu variabel; (d) uji siklus optik nonlinier suhu variabel; (e) Kurva PE dan JE kristal LiNH4SO4 pada 413 K; (g) gambar 180 derajat domain feroelektrik kristal LiNH4SO4; (h) Kristal LiNH4SO4 domain tunggal
Gambar 3 (a) Spektrum transmisi UV dalam kristal LiNH4SO4; (b) garis pembuat kristal LiNH4SO4; (c) Gambar mikroskop optik kristal LiNH4SO4 setelah dirusak oleh laser nanodetik (d) sebelum dan sesudah (e); Prisma segitiga digunakan untuk indeks bias LiNH4SO4 (e) Pancaran cahaya pada arah (100); (f) Melewati cahaya ke arah (001); (g) (h) Persamaan dispersi indeks bias kristal LiNH4SO4; (i) Badan indeks optik pada kristal LiNH4SO4 532 nm
Gambar 4 Siklus pencocokan fase kuasi orde pertama dari proses penjumlahan dan perbedaan frekuensi kristal LiNH4SO4
Gambar 5 Struktur pita energi elektronik LiNH4SO4; (b) diagram kepadatan keadaan/kepadatan parsial keadaan LiNH4SO4; (c) HOMO LiNH4SO4; (d) LUMO LiNH4SO4
