顆粒在線訊：固態(tài)紫外激光器在商業(yè)和科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用，而利用非線性光學(xué)晶體產(chǎn)生四倍頻是在266 nm處實現(xiàn)大功率紫外激光器的有效方法。由于硼酸鹽材料具有寬的透明度范圍、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和高損傷閾值等優(yōu)點，有希望被應(yīng)用于非線性光學(xué)領(lǐng)域。高性能的紫外非線性光學(xué)材料需要滿足幾個基本條件：（1）寬的透明窗口（吸收邊<300 nm）；(2) 合適的雙折射率（0.07–0.10）；(3) 較大的倍頻 (SHG) 系數(shù)（>1×KH2PO4 (KDP)）。然而由于帶隙、雙折射和非線性光學(xué)效應(yīng)之間的相互制約關(guān)系，在新材料的設(shè)計中實現(xiàn)這三個參數(shù)之間的平衡仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。在過去的幾十年里，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多具有優(yōu)異性能的硼酸鹽。其中，KBBF是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)相位匹配波長至161 nm的非線性光學(xué)晶體。此外，對于產(chǎn)生266 nm四次諧波，目前只有β-BaB2O4(BBO)和CsLiB6O10(CLBO)這兩種非線性光學(xué)材料得到商業(yè)化應(yīng)用。

　　針對紫外/深紫外非線性光學(xué)材料發(fā)展中遇到的難題和挑戰(zhàn)，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所特殊環(huán)境功能材料與器件重點實驗室潘世烈研究團隊一直堅持探索硼酸鹽材料體系，不斷開發(fā)新型高性能紫外/深紫外非線性光學(xué)材料，并取得顯著成效。近日，該團隊成功獲得一例硼酸鹽新化合物CsBaB9O15（CBBO），它是在性能優(yōu)異的Sr2Be2B2O7（SBBO）材料的基礎(chǔ)上，利用離子替換的思路得到的，在該化合物中首次觀察到了新的基本結(jié)構(gòu)單元B9O19。CBBO擁有和SBBO相似的層狀結(jié)構(gòu)，同時又在性能方面有所改進：（1）CBBO的二維雙層由B-O基團組成，其鍵長小于SBBO中層間的Be-O鍵，鍵合力更強，因此化合物更穩(wěn)定，更容易生長大尺寸晶體；（2）結(jié)構(gòu)中存在的平面B3O6基團有利于產(chǎn)生優(yōu)異的性能；（3）BeO4單元被BO4取代，解決了含Be材料合成時原料有毒性的問題。此外，CBBO中Cs原子填充在B-O雙層的孔穴中，解決了含Cs材料容易潮解的問題。相關(guān)的性能測試顯示出CBBO擁有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能，包括大的倍頻效應(yīng)（3 × KDP）、合適的雙折射（0.073@1064 nm）和達到深紫外范圍的截止邊（175 nm）。綜合性能表明，CBBO是一種潛在的可用于266 nm激光輸出的紫外非線性光學(xué)材料。

　　近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)通報》(Science Bulletin, DOI:10.1016/j.scib.2021.06.025)上，新疆理化所為第一完成單位。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金委、中科院等的資助。