Xinjiangin fysikaalisen ja kemiallisen teknologian instituutti edistyy laservaurioita kestävien laajakaistavälisten infrapuna epälineaaristen optisten materiaalien tutkimuksessa

Lasertaajuusmuunnoksen avainlaitteena infrapuna-epälineaarisilla optisilla kiteillä on laaja valikoima sovelluksia täysin solid-state-lasereissa. Nykyiset kaupalliset keski- ja kauko-infrapuna epälineaariset optiset kiteet sisältävät pääasiassa yhdisteitä, kuten AgGaS2, AgGaSe2 ja ZnGeP2, joilla on timantin kaltaiset rakenteet. Nämä materiaalit eivät kuitenkaan pysty enää täysin vastaamaan nykyisen infrapunalaserteknologian kehitystarpeita niiden vastaavien luontaisten suorituskykyvirheiden, kuten alhaisen laservauriokynnyksen ja pienen kaistavälin aiheuttaman kahden fotonin absorption vuoksi. On kiireellisesti kehitettävä laajakaistaisia ​​infrapuna epälineaarisia optisia materiaaleja, joilla on erinomainen suorituskyky.
Kiinan tiedeakatemian Xinjiangin fysikaalisen ja kemiallisen teknologian instituutin kristallimateriaalien tutkimuskeskuksen tutkijat ovat suunnitelleet National Young Talents -ohjelman, Kiinan kansallisen luonnontieteiden säätiön ja Xinjiangin autonomisen alueen luonnontieteiden säätiön taloudellisella tuella. ja syntetisoi kaksi esimerkkiä laajakaistaisista infrapuna epälineaarisista optisista materiaaleista, Rb2CdSi4S10 ja Na3SiS3F, käyttämällä [Si4S10] supertetraedrisesubstraatteja ja [SiS3F] sekoitettuja anionisia tetraedrisubstraatteja. Näiden kahden yhdisteen kaistavälit ovat 4,23 eV ja 4,75 eV, vastaavasti, missä Rb2CdSi4S10:llä on kohtalainen kerrannaisvaikutus: 0,6 × AGS; vahinkokynnys on noin 5 × AGS. Teoreettisten laskelmien tulokset osoittavat, että [Si4S10] supertetraedrimatriisi ja [SiS3F] sekoitettu anioninen tetraedrimatriisi voivat tehokkaasti kasvattaa rikkiyhdisteiden kaistaväliä. Tulokset osoittavat, että [Si4S10] supertetraedrinen substraatti ja [SiS3F] sekoitettu anioninen tetraedrisubstraatti voivat tehokkaasti lisätä rikkiyhdisteiden kaistaväliä, mikä tarjoaa referenssin vaurioita kestävien laajakaistaisten infrapuna-epälineaaristen optisten materiaalien suunnittelussa.
Tulokset julkaistiin Materials Horizonsissa (Mater. Horiz. 2023, 10, 619) ja Advanced Optical Materialsissa (Adv. Opt. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adom. 202300736.). Tulokset on esitetty seuraavissa kirjoissa. Jiazheng Zhou, tohtori opiskelija, on näiden kahden paperin ensimmäinen kirjoittaja, ja Junjie Li ja Shili Pan ovat vastaavia kirjoittajia.