Epälineaarisilla optisilla kiteillä on tärkeitä sovelluksia lasertieteen ja teknologian aloilla, kuten litografiassa, viestinnässä, mikrokoneistuksessa ja lasernäytössä. Vaiheen sovitus on välttämätön edellytys epälineaarisille optisille kiteille tehokkaan muuntamisen toteuttamiseksi, ja perinteiset epälineaariset optiset kiteet perustuvat yleensä kahtaistaittavuuden periaatteeseen vaihesovituksen toteuttamiseksi. Kuitenkin syvällä ultraviolettikaistalla (UV), jossa aallonpituus on alle 200 nm, suuren määrän epälineaarisia optisia kiteitä on vaikea toteuttaa kahtaistaittava faasisovitus niiden pienen kahtaistaittavuuden vuoksi. Kvasivaihesovitustekniikka toteuttaa oktaavivalon tehokkaan tuoton rakentamalla rakenteen, jossa epälineaariset kertoimet käännetään ajoittain kiteessä siten, että energia virtaa jatkuvasti perustaajuusvalosta oktaavivaloon. Kahtaistaitteiseen vaihesovitukseen verrattuna tällä tekniikalla on se etu, että se ei luota materiaalin kahtaistaitteisuuteen, sovittaa laajan aallonpituuskaistan ja pystyy hyödyntämään materiaalin maksimiepälineaarisen kertoimen. Kuitenkin epälineaariset optiset kiteet, jotka sopivat kvasifaasisovitettuun ulostuloon syvällä ultraviolettikaistalla, ovat edelleen erittäin harvinaisia.
Äskettäin Kiinan tiedeakatemian Fujian Institute of Materials and Structures (FIMSTEC) tutkijat Zhao Sangen & Luo Junhua kasvattivat onnistuneesti tuuman mittakaavan läpinäkyviä LiNH4SO4-yksikiteitä vesiliuoksessa ja vahvistivat LiNH4SO4-kiteiden ferrosähköisyyden käyttämällä sähköistä hystereesisilmukkaa ja muuttuvaa lämpötilaa. epälineaarinen optinen testi jne. LiNH4SO4-kiteille on ominaista korkea ferrosähköisyys ja korkea epälineaarisuus. LiNH4SO4:n yhden alueen näytteet saatiin onnistuneesti käyttämällä yksisuuntaista polarisaatiojännitettä, ja LiNH4SO4-kiteiden lähetysalue on niin lyhyt kuin 171 nm, kohtalaiset toisen asteen epälineaariset optiset kertoimet (0,33 pm/V), ja kestää jopa 1,47 GW/cm-2 lasersäteilyn ilman vaurioita. LiNH4SO4:n aallonpituudesta riippuva taitekerroin määritettiin tarkasti ja LiNH4SO4:n dispersioyhtälö sovitettiin minimipoikkeutuskulman menetelmällä, ja tulokset osoittavat, että LiNH4SO4:n taitekerroindispersio on erittäin alhainen, mikä johtaa ensimmäisen asteen kvasi. 1,4 µm:n kiteen vaihesovitusjakso kaksinkertaisella valon aallonpituudella 177,3 nm. Yllä olevat tulokset osoittavat, että LiNH4SO4 on vahva ehdokas syvän ultraviolettisäteilyn lasertaajuusmuunnokseen. Ensimmäisten periaatteiden laskelmien tulokset osoittavat, että LiNH4SO4:n epälineaarinen optinen vaste ja laaja läpäisyalue johtuvat pääasiassa SO42-tetraedristen motiivien vaikutuksesta, kun taas sen matalampi taitekerroindispersio johtuu pääasiassa sen paikallisesta luonteesta. Li+- ja NH4+-kationit ja SO42--motiivien elektronit LiNH4SO4-kiteessä. Tämä löytö tarjoaa tehokkaan tavan kehittää syvä-ultraviolettia kvasifaasisovitettuja epälineaarisia optisia kiteitä.
Tohtori Yipeng Song, Kiinan tiedeakatemian yliopiston tohtoriopiskelija, on paperin ensimmäinen kirjoittaja, ja apulaistutkija Bingxuan Li Fysiikan ja rakenteiden instituutista Fujianissa Kiinassa on vastaava kirjoittaja paperi.
Kuva 1 (a) Kahtaistaitteisen vaihesovituksen ja näennäisen vaihesovituksen vertailu; (b) LiNH4S04-kide ferrosähköisessä faasissa; (c) cis-sähköfaasin kiderakenne
kuvio 2 (a) LiNH4S04-kiteet, joita siemenkiteet kasvattavat suunnassa (b) [001]; (c) LiNH4SO4-kiteet vaihtelevan lämpötilan epälineaarisella optiikkatestillä; d) muuttuvan lämpötilan epälineaarisen optiikan kiertotesti; (e) LiNH4SO4-kiteiden PE- ja JE-käyrät 413 K:ssa; (g) 180 asteen kuva LiNH4SO4-kiteiden ferrosähköisistä alueista; (h) Yksidomeeniset LiNH4SO4-kiteet
Kuva 3 (a) LiNH4SO4-kiteen syvä UV-läpäisyspektri; (b) LiNH4S04-kidevalmistajaviiva; (c) Optinen mikroskopiakuva LiNH4SO4-kiteestä sen jälkeen, kun se on vaurioitunut nanosekunnin laserilla (d) ennen ja jälkeen (e); LiNH4SO4:n taitekertoimeen käytetty kolmioprisma (e) Valon kulkeminen (100) -suunnassa; (f) Valon ohittaminen (001) suunnassa; (g) (h) LiNH4SO4-kiteen taitekerroindispersioyhtälö; (i) LiNH4SO4-kiteen optinen indeksikappale 532 nm:ssä
Kuva 4 LiNH4SO4-kiteiden summa- ja erotaajuusprosessien ensimmäisen asteen kvasifaasisovitussyklit
Kuva 5 LiNH4SO4:n elektronisen energiakaistan rakenne; (b) LiNH4SO4:n tilojen tiheys/tilojen osatiheyskaavio; (c) LiNH4S04:n HOMO; (d) LiNH4S04:n LUMO
