氧化Langasite家庭Midinfrared非线性光学材料:结构、属性,和应用程序

文摘

Midinfrared (IR)非线性光学(NLO)材料与高绩效至关重要重要的技术应用在许多民用和军事领域。最近,langasite家庭化合物不仅吸引了广泛的关注,由于其广泛的透明度中地区和超高的激光损伤阈值(LDT)。在这简短的回顾、三个重要compounds-LGS LGN, LGT-are调查和分析基于可用的实验数据。不仅电光q开关(EO)和中详细详细的应用进行了总结。最后,希望搜索方向为新金属氧化物不仅具有良好的中NLO表演进行了讨论。

1。介绍

1961年,弗兰肯和他的同事们首先发现了二次谐波产生使用ruby激光束在石英。然后克·布洛姆伯根的原则建立了一个理论框架来解释非线性光学参数的一代。自那时以来,激光在人类社会中发挥着日益重要的作用。非线性光学(NLO)材料具有非常重要的意义转换激光波长光谱范围和获得高功率激光源。在过去的三十年中,许多有用的NLO晶体在近红外(IR),可见,波长和紫外线(UV)地区(从0.2到2μm)已经开发出来。可见区域,KTP (KTiOPO₄)晶体具有传播范围广、高频率转换效率,好的phase-matchable波长,高激光损伤阈值(LDT),和优异的物理和化学稳定性1]。对紫外线和深紫外区域,中国科学家作出了非凡的贡献。陈和他的同事发明了偏硼酸钡(2),杠杆收购(3],KBBF [4)晶体,称为“中国牌”水晶。特别是,KBBF水晶成功达到sixth-harmonic一代的1.064μ米,深紫外激光通过直接的唯一来源宋惠乔输出(5]。围嘴₃O₆(BIBO)晶体具有大有效的非线性,3.7点/ V,多才多艺的相位匹配属性。其庞大的空间走离角和光谱验收带宽和低室温从而使BIBO变频的极具吸引力的可见光和紫外线区域(6]。

不仅Midinfrared(中)NLO材料是不可或缺的获取全固态激光器的光谱范围3μm×光参量振荡(详细的)或差频代(DFG) [7]。可调窄带激光使用NLO晶体有非常重要的应用在许多先进的科学和技术领域,如红外遥感(8),生物组织成像(9),环境监测10),和微创医疗手术11]。到目前为止,不仅商用中NLO AgGaS晶体₂(AGS) AgGaSe₂(AGSe)和ZnGeP₂(ZGP)。他们拥有很高的二次谐波产生(宋惠乔)系数约为13点/ V, 33点/ V / V和75点,分别为(12]。然而,这些材料有一些缺点,不仅妨碍它们的使用中激光的一代。例如,激光损伤阈值(LDT)值的AGS和AGSe太小(只有25 MW /厘米²和11兆瓦/厘米²(@1.06μ35米,ns),职责。)13承受高功率抽运源。与此同时,强双光子吸附(TPA) ZGP造成其窄隙(2.0 eV)让人无法用Nd: YAG激光器作为泵源(14]。因此,不仅当前快速发展中激光不仅迫切需求的发现新的中NLO材料具有良好的性能。

一般来说,可选midinfrared非线性光学材料,除了具有非中心对称的结构,应具备下列条件(15,16):(1)更广泛的通频带,可以覆盖3 - 5的重要大气透明窗口μm;(2)一个大的非线性光学系数,因为输出光的力量有效非线性光学系数成正比;(3)高LDT,这本质上取决于材料的宽禁带;(4)温和的双折射实现phase-matchable条件;(5)良好的生长习性和光学质量高;(6)好方便应用程序的物理和化学稳定性。

一般来说,金属氧化物通常拥有一个大型隙和高LDT与金属硫属化合物和磷化。例如,LDT杠杆收购和偏硼酸钡45和13.5瓦/厘米²(@ 1064海里,1 ns),这三个订单高于AGS和AGSe。KTP的LDT 15瓦/厘米²(@1064海里,1纳秒),因此比ZGP(0.03瓦/厘米²)[14]。然而,商用NLO氧化物不仅不透明中地区(3 - 8μ米)受到高频声子振动。例如,KDP、偏硼酸钡、杠杆收购的边缘有一个红外截止1.7,3.5和3.2μ米,分别14]。因此,迫切需要开发新的金属氧化物相对较低的声子振动频率和不仅宽中透明窗口。值得注意的是,声子子系统中扮演着一个微不足道的角色在决定宽禁带的宋惠乔系数氧化物(> 4.0 eV)和“阴离子集团理论”仍然是适当的(16]。此外,M-O债券的声子振动频率是负相关的原子质量M和M-O键的键长。Langasite家庭院落的一般公式₃公元前₃D₂O₁₄近年来吸引了越来越多的关注,由于其广泛的透明度7μ米(17)、高LDT习惯和良好的增长。在这个短暂的回顾中,我们将介绍langasite的发展历史,包括晶体结构、物理性质,和增长的技术。更重要的是,不仅langasites的潜在应用中NLO地区进行了总结。

2。Langasite家庭的结构和属性

langasite家庭结构属于空间群P321(编号为150),他们可以使用一般公式进行描述₃公元前₃D₂O₁₄包含四个阳离子网站(23]。一个网站进行协调8 O原子在十二面体的几何形状;B站点是由六个O原子在一个扭曲的八面体几何协调;和C和D网站协调四个O原子在扭曲的四面体几何图形(图1),C的大小网站比D的网站。

一般来说,langasite家族一般分为两种类型根据离子分布。在命令langasites,每个阳离子网站被不同的元素,在无序的,相同的元素进入在多个网站。他们都属于noncentrosymmetric空间群和他们中的大多数已经增长了Czochralski成功或布里奇曼法。由于本文的长度限制,只有三个重要无序晶体(LGS LGN, LGT)进行了总结。

尽管被分为无序langasite类型、LGS LGN, LGT有不同的离子分布(24]。LGS,洛杉矶^{3 +}离子占据了网站,Ga^{3 +}离子占据了B和C网站,加上一半的D网站,如果^{4 +}离子占据另一个一半的D网站。相比之下,以防LGN LGT,洛杉矶^{3 +}离子占据了一个网站,Nb^{5 +}/助教^{5 +}离子占据一半的网站,和Ga^{3 +}离子占据C和D网站,加一半的B站点。不同ovalent aliovalent替换在给定结构本身很有趣,可能,也许,也导致改进结构和压电特性。根据组织性能的关系,预计在这三个晶体不同的物理属性,如压电、光电、二阶NLO系数。

Langasite (LGS)和若干同构化合物吸引了研究者的注意,由于他们特殊的光谱和压电特性自1980年代初以来[25]。因为他们没有相变,熔点约1470°C,材料被认为是能够补充甚至取代石英作为声表面波(看到)过滤器和压力传感器,力量,和加速度在高温(26]。1983年,Kaminskii等人报道了激光(La的属性_1−xNd_x)₃遗传算法₅SiO₁₄首次(Nd: LGS)晶体,晶体的初步估计一些其他用途(27,28]。随后,LGS的增长和激光性能,Nd: LGS, Nd-doped Ca₃遗传算法₂通用电气₄O₁₄(CGG)和Sr₃遗传算法₂通用电气₄O₁₄1983年(SGG)进行了研究,它们的属性,如光学、压电、弹性,和典型值也测量(29日]。

Langasite家庭院落只有两个独立的热膨胀系数,和 ,其方向垂直,平行设在。热膨胀系数是5.8 ,分别。LGS,很明显,晶体的热膨胀是沿着不同的各向异性晶体轴,但各向异性不是很强,小于KDP (30.,31日]。此外,热膨胀系数和LGN (LGT)是6.1(6.3)和4.8 分别为(30.]。LGN,此外,LGS的热导率和LGT是1.3,1.4,和1.2 W / m·K方向,分别在1.9,1.7,和1.7 W / m·K方向(32]。这些值略低于LiNbO₃(4.4 W / m·K)和KTP (2 W / m·K)。此外,三个晶体的比热是0.45,0.50,和0.36 J / (g·K),这是比得上KTP (0.68 J / (g·K))和酸锂(0.65 J / (g·K))。从上面的结果,结果表明,langasite化合物的热性能适合光学应用。

Czochralski LGS系列晶体生长的方法和最大的晶体的长度大于10厘米。水晶照片显示在图中2。很明显,他们都是透明和光学质量高。最近,我们组测量他们的透射光谱,显示在图3。很明显,所有的三晶体透明度高,范围从0.5到5μ米(17,22),涵盖重要的大气透明窗。此外,透明的LGS地区略有缩小与LGN和LGT相比,这可以归因于高频Si-O债券振动。有强烈的和狭隘的极化吸收峰值为1.85μ在3 m和一个小的吸收峰μ米,由于氧缺陷和Ga-O债券振动,分别。langasite化合物的广泛透明度不仅表明他们潜在中光学材料。然而,尽管他们很多年前宋惠乔系数测定33),很少有人关注LGS的NLO应用。Boursier组织报道,在2014年不仅一个完整的研究中首次NLO LGT[的属性22),然后于的研究小组调查了LGN水晶,信号光束1.43和4.14空转梁μ得到了m [22]。不仅现在,我们将介绍中详细langasite家庭从两个方面的应用:电光q开关设备(EO)和NLO光参量过程。

3所示。电光q开关(EO)应用程序

光电(EO)效应现象,晶体的折射率变化的电场。折射率的变化成比例的外部电场称为泡克耳斯效应,而改变外部电场的平方的比值称为克尔效应。光电效应可被看作是一种非线性光学效应,和所有的中心对称的晶体(432点组除外)有一个线性光电效应。虽然光电效应晶体的折射率一般不改变电场的作用下,它足以使光的传播改变晶体,这样我们就可以实现光电信号的转换的目的或相互调制通过改变外部字段。光电效应在激光技术已经广泛应用,光电晶体常用的q开关,光电调制器,EO快门,等等31日]。特别是,EO q开关是一种重要的光学器件实现高能激光输出脉冲激光。

好光电晶体应满足下列条件:大EO系数、宽频带传输范围,高LDT,习惯和良好的增长获得大型水晶的EO q开关应用。到目前为止,商用光电晶体主要LiNbO₃、KTP RTP、偏硼酸钡和DKDP晶体(34]。偏硼酸钡和大型DKDP晶体很难生长,而LN的光学损伤阈值相对较低(只有100 MW /厘米²)。此外,KTP双轴晶体和静态双折射时必须补偿作为q开关设备。此外,设在电阻的KTP太低了大功率激光,造成gray-tracking伤害。最近,高阻RTP晶体已经使用了EO q开关的应用程序(35]。目前,还没有发现更好的晶体实现高性能光电q开关的需求,特别是激光产生高重复率。

自2002年以来,LGS被提升为一个潜在的EO晶体由于其庞大的EO系数,高LDT,和良好的物理化学稳定性31日]。LGS晶体的线性光电性质测定 pm / V和 点/ V(2002年24]。然后,这些值的LGS精制是2.3和1.8点/ V我们组(36]。尽管低于DKDP LiNbO₃水晶,半波电压可以调节改变光线传播的长宽比长度和晶体厚度的外加电压。因此,LGS的光电性质的研究已成为一个新的科学热点。LGS展品旋光性,这意味着光偏振方向旋转,因为它传播通过晶体。已经确定,旋光性的影响在电光过程可以被扭转效应,这意味着光沿光纤传播设在应该反向传播沿设在。此外,LGN的EO系数和LGT也是衡量施塔德集团(24]。他们有一个类似的(2.62−−2.82点/ V) LGS(−2.68点/ V)。值得注意的是,LGS的光学活动比,这对实际应用略有不利。随后,许多研究人员主要集中在LGS晶体的应用前景。现在,我们复习的三种典型应用红外相干代使用LGS EO q开关设备。

3.1。1.064μ米激光代

2003年,LGS q开关设备已成功应用于1.064μm Nd: YAG激光的一代,350年乔丹与7.8 ns脉冲宽度脉冲能量输出得到[36]。2009年,q开关Nd:沃₄激光的特性30千赫LGS电光调制器详细研究[37]。End-pumped激光二极管,平均输出功率为6.2 W的脉冲宽度9.1 ns。

为了获得更短的脉冲宽度为1.064μ马米激光,q开关激光理论的基础上设计“奇怪的运输时间”和Nd: LuVO₄水晶(2016年18]。LGS晶体大小的5×5×25毫米³被切断的设在。通过优化参数,设计一个稳定的LGS q开关激光平均输出功率为4.39 W,相应的斜率效率29.4%,最小脉冲宽度为5.1 ns(图4)。脉冲激光器的性能与200 kHz重复率是比较偏硼酸钡q开关激光200 kHz重复率和比DKDP (10 kHz) (38],LN(7千赫)[39),和其他LGS(30千赫)(37]q开关激光。此外,观察到脉冲宽度5.1 ns也小于最窄脉冲宽度得到DKDP (20 ns) (40],LN (12 ns) [39),和其他LGS (7.8 ns) (37]q开关激光。这个工作代表最高的重复率观察到目前为止LGS q开关激光政权与脉冲激光波长范围从1.0到3.0μm。这些结果表明,LGS可以用作高重复率q开关和自由压电振铃效应至少在200 kHz的重复率,而且可以提供一种实用的q开关激光可调高重复率对于许多应用程序。

3.2。2.09μ米激光代

闪光灯泵浦2.09μm Cr, Tm,何鸿燊:掺钕钇铝石榴石激光器利用self-grown洛杉矶₃遗传算法₅SiO₁₄水晶的EO寻呼机发生器是首次提出并证明了19]。Cr、Tm Ho:掺钕钇铝石榴石棒直径5毫米和127毫米的长度作为增益介质。Cr的掺杂浓度、Tm、Ho:掺钕钇铝石榴石激光晶体是1.5%,5.8%,0.35%,铬、Tm, Ho,分别。获得高输出能量,一个石英四分之一波长板是利用热去极化引起的赔偿损失。一个削减LGS水晶设计,切的大小7×7×45毫米³减少四分之一波长的电压。q开关在横向磁场配置应用电场沿设在而沿着光束传播设在LGS的晶体。LGS EO q开关能正常运转时的电压4100 V。

开始后q开关的延迟时间优化和热补偿去极化,520年乔丹与35 ns脉冲宽度脉冲能量得到泵的能量250 J 3赫兹和相应的峰值功率为14.86兆瓦。我们所知,这是最大的q开关脉冲能量2μ米没有放大的波长范围。如图5的增加,脉冲宽度随泵的能量。输出能量不断增加并趋向于饱和。输出能量和脉冲宽度的不稳定是4.9%和5.3%,分别。在实验中,通过优化q开关打开时间推迟至750年μ年代,峰值功率已经达到最高,对应于一个Q-switched-to-normal-mode能量提取效率高达66.3%。相比之下,RTP寻呼机,获得了42倍木星质量的脉冲能量相对较低,损伤阈值的限制。因此,LGS水晶是一个优秀的候选人作为一个寻呼机发电机获得更高的能量。

3.3。2.79μ米激光代

2.79μm Cr, Er: YSGG激光展品潜在的医学应用由于其良好的吸水。另一方面,一个2.79μm脉冲激光峰值功率高和高脉冲能量可以用作泵源光参量振荡器(最新)获得3 - 12μm midinfrared激光辐射。RTP以来吸收约2.8μm,它不能被用作波长(q开关晶体41]。到目前为止,LN晶体已经成功地证明是一个q开关为2.79μ米在一个相对高能激光;然而,它的LDT太低(100 MW /厘米²)。因此,我们认为LGS是否一个理想人选的EO在2.79 q开关操作μ米波长(20.]。

验证在2.79 LGS的q开关性能μ米波长、Cr Er: YSGG晶体采用作为增益介质q开关激光系统。Cr, Er: YSGG激光棒的直径4毫米和86毫米的长度和Cr掺杂2%^{3 +}和30%的呃^{3 +}。一个削减LGS水晶设计和削减7×7×50毫米的大小³减少四分之一波长的电压。

上面提到的激光系统优化后,q开关与216年巨脉冲mJ脉冲能量和14.36 ns脉冲宽度对泵的能量得到151 J 3赫兹。Q-switched-to-normal-mode能量提取效率是63.5%,其相应的峰值功率是15 MW。我们最好的知识,获得了脉冲能量和脉宽脉冲激光器工作中最好的结果在2.79左右μ据报道日期。这些应该归功于高损伤阈值的EO q开关晶体用于我们的实验和高泵的能量,所以高脉冲能量与短脉冲宽度可以获得如此高的激光系统。如图6的增加,脉冲宽度随泵的能量,和输出能量不断增加不饱和在我们的实验中,暗示有可能进一步提高能源通过增加泵的输出。LGS的损伤阈值为2.79μ测量约为750 MW /厘米²通过这个q开关激光聚焦在LGS样本。

总之,LGS具有良好前景光电晶体q开关操作不仅在近红外线、中地区和LGS-based q开关激光将推动短脉冲和高能激光设备的发展。

4所示。Mid-IR NLO应用程序

研究压电LGS系统应用已经非常成熟,但这是一个新的应用领域NLO应用是罕见的和进一步的研究和发展是必要的。在假设克莱恩曼公司,只有一个独立的系数 。langasite家庭的非线性系数和相干长度测量第一次在1989年α-SiO₂作为参考(33]。然后,这些化合物的NLO调查一直被忽视的很长一段时间。最近,langasite家庭已报告有更好的midinfrared非线性属性KTP相比,不仅特别是中大气窗口(3 - 5μ米)(17,22]。Langasite广泛的透明区域,温和有效非线性系数、高损伤阈值,小空间走离,大尺寸的可伸缩性和良好的热机的性能使它不仅非常有前途的作为中非线性晶体。

4.1。拉₃遗传算法₅SiO₁₄(LGS)

LGS的NLO调查自1989年以来已经开始(33]。1997年,宋惠乔LGS也是检查的两倍,石英的制造商边缘方法首先[42]。此外,LGS Sellmeier方程中的参数的基础上准确地得到折射率的测量在该地区的500 nm - 2500 nm, LGS的相位匹配研究[42]。由于小双折射(< 0.015),据透露,LGS不能用于获取相位匹配类型I或II型宋惠乔在500 nm - 2500 nm的范围。最近,我们的团队成长大型LGS Czochralski的方法。它有一个高透明度的范围从0.5到5μ米,加上一个额外的窗口从6到7μm。非线性系数LGS的精制是1.86点/ V,这是符合Kaminskii et al。(1.7点/ V)的结果。LGN和LGT相比,宋惠乔LGS系数相对较小。

4.2。拉₃遗传算法_5.5注_0.5O₁₄(LGN)

LGN的线性和非线性光学性质进行了研究,详细我们组(17]。LGN描绘在图的透射光谱2 (b)。LGN 0.28和7.4之间是透明的μm。

从图可以看出7(一),总是比 ,这意味着LGN是正单轴晶体。一个大的双折射~ 0.03有利于相位匹配条件。非线性系数LGN是 。1点在532 nm / V,衡量制造商边缘(图方法7 (b))。此外,LGN的光学损伤阈值是1.41瓦/厘米²(17),这是更大的比KTP和LiNbO₃。

一个功能II型泵为1.064μ实施,使用一个LGN板尺寸的4×4×21毫米³。它减少了( )飞机沿着相位匹配方向(= 52°,= 90°),抛光光学质量和裸。图8显示记录的信号和空转的频谱II型LGN-OPG从1.06μ米至4.7μ米,信号光束的发射= 1.43μm和一束空转= 4.14μm预计在这个方向上通过使用我们的相位匹配曲线(17]。从这些结果,可以看出LGN是一种很有前途的高能晶体可以长成一个大尺寸。它也可以应用于传播范围的大气带宽(3 - 5μ米),如雷达。进一步的实验将致力于光学参量振荡(详细),使用适当的空腔的设计和涂层LGN水晶的面孔。

最近,LGN展品良好的光学特性不仅应用在中光参量放大(OPA) [43]或光参量啁啾脉冲放大(OPCPA) [44]。马英九的集团理论评估LGN的非线性晶体的性能midinfrared OPA和宽的带宽OPCPA关键参数的计算21]。LGN可以支持宽带放大其整个midinfrared透明区域6μm,优于其他常用midinfrared晶体的增益带宽。

我在2.108退化OPA类型μm是首先计算,结果总结在图9和表1。比较LGN晶体之间的,β偏硼酸钡,LiNbO₃。如图所示,图中的虚线9(一个),LGN整个光谱范围从1.5最小相位不匹配μm - 3μm。平均而言,相位不匹配β偏硼酸钡和LiNbO₃更大比LGN ~ 6.5 ~ 4.5倍,分别。这意味着LGN可以支持更大的增益带宽(图9(一个))。1000年相比,在同样的增益,增益带宽的LGN仍比LiNbO大得多₃和β偏硼酸钡(图9 (b))。进一步的计算表明,零色散波长的LGN, LiNbO₃,β偏硼酸钡位于1.99μ1.89米,μ1.43米,μm,分别。我们可以看到,LGN的零色散波长接近期望信号的波长为2.109μ米,所以LGN OPA最小的 ,如表所示1。这就是为什么LGN可以支持如此大的带宽。

此外,3.5μ1.054米noncollinear OPA泵μm与LiNbO LGN也计算₃和KTA比较。在这个光谱带,LGN仍表现出最小的相位失配,从而最大的增益带宽。从上面的计算和分析,可以看出LGN适用于宽带红外OPA优良的晶体。其公差相位失配是优于其他常用的晶体。及其零色散波长(~ 2μ米)midinfrared地区创造了更多的希望更大的增益带宽。

与OPA相比,近红外激光泵浦OPCPA更有前途的生产高能midinfrared激光不会引起显著的非线性脉冲失真或造成损害。不仅在这里,宽带中OPCPAs基于LGN也调查了通过理论计算。不仅两种类型的中OPCPAs泵为1.054μ米被认为在这一节中:一个是我在2.108退化OPA类型μ米,另一个是II型共线OPA为4.44μm。图9总结了仿真结果的I型退化OPCPA为2.108μ由于小。m ,峰值转换的需要LGN长度是LiNbO近两倍₃长度(图10)。啁啾播种脉冲,不同光谱组件分布在不同时间的位置。因此,更大的增益带宽带来了一个更高效的信号放大和更强的泵消耗,如图10 ()和10 (b)。位置,点A和B是用来进行以下计算,这对应于15.55毫米长LGN和一个8.11毫米长的酸锂。正如预期的那样,LGN-based OPCPA展览一个超宽频增益带宽多达约900海里(应用),如图10 (c)。相比之下,LiNbO的增益带宽₃基于OPCPA仅限于约550海里。的色散补偿的LGN-based OPCPA 108 fs²导致最短脉冲的持续时间13.6 fs,非常接近它的傅里叶变换极限(图10 (d))。这是sub-two周期为2.108μLiNbO m。₃基于OPCPA, OPP也可以通过引入一个较大的色散补偿243 fs实现near-Fourier-transform-limited脉冲持续时间21 fs(三个周期)。应该注意的是,所有LGN和LiNbO之间的比较₃在同一泵的强度是由10吉瓦/厘米吗²(0.1 ns脉冲)接近LGN的损伤阈值。在实践中,酸锂无法承受如此高的泵强度,所以它的放大性能可能被高估了。

此外,另一个潜在优势LGN扩展红外透明区域。在LiNbO₃KTA,强烈的吸收波长会产生超出4μLGN m。,不过,这个波长极限是推到~ 6μm。这无疑加大不仅强烈的可实现的操作范围中OPCPAs。总之,LGN是一个非常合格的候选人OPA的非线性晶体和/或OPCPA旨在获得high-peak-power不仅few-cycle中脉冲。

4.3。拉₃遗传算法_5.5助教_0.5O₁₄(LGT)

2014年,Boursier集团进行了全面研究的二次谐波产生(宋惠乔),频率代(SFG)和差频生成(DFG)特征LGT整个透明度范围(22]。LGN的传播范围是0.3 ~ 6.5μm。非线性系数LGN是 在670纳米。4点/ V。此外,LGN的光学损伤阈值是4.34瓦/厘米²在1064 nm,大于KTP, LiNbO₃LGN。

他们使用了相位匹配方法的研究范围。通过塑造LGT水晶球体的直径4.70毫米(插入的图(11日))、宋惠乔SFG, DFG相位匹配曲线测量相位匹配角度的函数 ,如图11。显然,插值优化曲线更好的协议与实验数据比基于Sellmeier计算方程。

实验结果表明,LGT能够产生高达6.5μm×II型配置调优相位匹配的角度。所有这些好的指标把LGT作为近红外范围的新前景的非线性晶体,尤其是超过2μm覆盖透明带二世的气氛。此外,LGT可以增长到大约10厘米高纯度,使我们能够使用大直径的激光束,允许在高能量同时保持低于晶体的损伤阈值功率密度。

5。结论和展望

总之,我们审查的最新应用langasite在非线性光学晶体。从一开始的LGS压电材料的应用,到目前为止,在电光晶体和非线性领域的应用发展迅速。LGS的结构和性能,LGN, LGT是主要的担忧。他们广泛的透明区域,温和有效非线性系数、高损伤阈值、大尺寸可伸缩性和良好的热机的性能不仅让他们很有希望作为一种中非线性晶体。langasite系列化合物的性质总结表2。

虽然已经取得了很大进展不仅在中NLO材料,仍有很多工作要做。研究人员应该注意以下方面:(我)不仅越来越多大型水晶:尽管许多新中材料拥有优秀宋惠乔属性,大型晶体对没有获得实际应用16]。许多重要的物理测量要求大型晶体,包括红外吸收边缘,LDT价值,和宋惠乔张量分量。所以,需要大型晶体生长最终评估新NLO材料的实际应用前景。一次彻底的调查显示在无机晶体结构数据库(ISCD),有30多个化合物属于langasite家庭。然而,大型的候选人不超过10。因此,研究人员应该将更多的注意力放在晶体生长。(2)发现材料的结构和性能之间的关系:到目前为止,我们仍不清楚准确的微观结构如何影响红外吸收边缘,双折射色散和LDT值。特别是,后者两个属性可能扮演着重要的角色在实现大功率谐波输出。langasite家庭,有许多调查关于压电和化学成分之间的关系。然而,NLO属性一直被忽视。各自的贡献每个cation-centered多面体的线性和非线性光学性质应该阐明。然后,一些优秀的材料将被设计在此基础上明确的地图。我们相信,高通量DFT计算将非常适合这种情况。(3)探索新型的金属氧化物不仅可以透明中地区:一般来说,重原子应给予优先由于低频声子振动。另一方面,设计材料的能带隙应保持一个较大的值,这是有利于获得高LDT。我们相信,这些调查将不仅为新中NLO材料铺平了道路。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(51025210号,51102156,51422205,51272131),在山东省杰出青年自然科学基金(2014 jqe27019),山东省泰山学者基金会,中国。

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