非線性光學(xué)晶體是一種重要的光電信息功能材料，在頻率轉(zhuǎn)換、光參量振蕩、電光調(diào)制和通訊等現(xiàn)代技術(shù)中扮演著越來(lái)越重要的角色。目前，能夠產(chǎn)生可見(jiàn)、紫外光的非線性光學(xué)晶體，如KTiOPO4 (KTP)，LiB3O5 (LBO)和CsLiB6O10 (CLBO)已能基本滿足實(shí)際應(yīng)用。

在紅外波段，雖然有AgGaS2，ZnGeP2等比較成熟的商業(yè)化晶體，然而生長(zhǎng)具有高光學(xué)質(zhì)量的單晶比較困難，同時(shí)其低的激光損傷閾值和嚴(yán)重的雙光子吸收都限制了其廣泛的應(yīng)用。因此，探索具有優(yōu)異性能的紅外非線性光學(xué)材料成為光電功能材料的一個(gè)重要方向。中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所中科院特殊環(huán)境功能材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室潘世烈研究團(tuán)隊(duì)近年來(lái)致力于新型紅外非線性光學(xué)晶體的研究。

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的研究，科研人員發(fā)現(xiàn)M2LiVO4 (M = Rb, Cs)是兩個(gè)性能優(yōu)異的中紅外非線性光學(xué)晶體材料。這兩個(gè)化合物都具有寬的透過(guò)范圍，較大的非線性系數(shù)（粉末倍頻Rb2LiVO4為4×KDP和Cs2LiVO4為5×KDP，并且都能夠相位匹配）和強(qiáng)的激光損傷閾值。

值得一提的是，這兩個(gè)化合物都是同成分熔融的化合物，比較容易生長(zhǎng)出高光學(xué)質(zhì)量的大尺寸單晶，這意味這種兩個(gè)晶體在中紅外波段具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。此外，通過(guò)第一性原理計(jì)算，科研人員發(fā)現(xiàn)在這兩個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)基元中，VO4基團(tuán)為這兩種化合物倍頻效應(yīng)的主要來(lái)源。

CsLiVO4的透過(guò)窗口(a)和(b)，以及其漫反射(c)和倍頻效應(yīng)(d)

該研究成果發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）。相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院“西部之光”項(xiàng)目等項(xiàng)目資助。