Нелинеарни оптички кристали имају важну примену у области ласерске науке и технологије као што су литографија, комуникације, микромашинска обрада и ласерски дисплеј. Фазно подударање је неопходан услов да нелинеарни оптички кристали остваре ефикасну конверзију, а традиционални нелинеарни оптички кристали се обично заснивају на принципу дволома да би се остварило фазно подударање. Међутим, у дубоком ултраљубичастом (УВ) опсегу, где је таласна дужина мања од 200 нм, велики број нелинеарних оптичких кристала је тешко остварити дволомно фазно подударање због њиховог малог дволома. Техника квази-фазног усклађивања остварује ефикасан излаз октавног светла конструисањем структуре у којој се нелинеарни коефицијенти периодично мењају у кристалу, тако да енергија непрекидно тече од светлости основне фреквенције ка светлости октаве. У поређењу са дволомним фазним подударањем, ова техника има предности у томе што се не ослања на дволомност материјала, одговара широком опсегу таласних дужина и може да искористи максимални нелинеарни коефицијент материјала. Међутим, нелинеарни оптички кристали погодни за квази-фазно усклађени излаз у дубоком ултраљубичастом опсегу су и даље веома ретки.
Недавно су истраживачи Зхао Санген и Луо Јунхуа са Института за материјале и структуре Фујиан Кинеске академије наука (ФИМСТЕЦ) успешно узгајали прозирне монокристале ЛиНХ4СО4 у воденом раствору и потврдили фероелектричност кристала ЛиНХ4СО4 коришћењем петље електричне хистерезе и променљиве температуре. нелинеарни оптички тест итд. Кристали ЛиНХ4СО4 се одликују високим степеном фероелектричности и високим степеном нелинеарности. Једнодоменски узорци ЛиНХ4СО4 су успешно добијени применом једносмерног поларизационог напона, а кристали ЛиНХ4СО4 имају опсег трансмисије од чак 171 нм, умерене нелинеарне оптичке коефицијенте другог реда (0.33 пм/В), и може да издржи ласерско зрачење до 1,47 ГВ/цм-2 без оштећења. Индекс преламања ЛиНХ4СО4 зависан од таласне дужине је тачно одређен и дисперзиона једначина ЛиНХ4СО4 је подешена методом минималног угла скретања, а резултати показују да ЛиНХ4СО4 има веома ниску дисперзију индекса преламања, што резултира квази-преламањем првог реда. период слагања фазе кристала од 1,4 µм при удвострученој таласној дужини светлости од 177,3 нм. Горе наведени резултати указују да је ЛиНХ4СО4 снажан кандидат за конверзију фреквенције дубоког ултраљубичастог ласера. Резултати прорачуна првог принципа показују да нелинеарни оптички одзив и широк опсег трансмисије ЛиНХ4СО4 углавном потичу од доприноса СО42-тетраедарских мотива, док је његова нижа дисперзија индекса преламања углавном због високо локализоване природе Ли+ и НХ4+ катјони и електрони СО42- мотива у кристалу ЛиНХ4СО4. Ово откриће пружа ефикасан начин за развој дубоко ултраљубичастих нелинеарних оптичких кристала са квази-фазним подударањем.
Др Иипенг Сонг, студент докторских студија на Универзитету Кинеске академије наука, први је аутор рада, а сарадник истраживач Бингкуан Ли на Институту за физику и структуре, Фујиан, Кина, је ко-кореспондентни аутор књиге папир.
Слика 1 (а) Поређење дволомног фазног подударања и квази-фазног подударања; (б) кристал ЛиНХ4СО4 у фероелектричној фази; (ц) кристална структура цис-електричне фазе
Слика 2 (а) Кристали ЛиНХ4СО4 узгојени помоћу кристала за семе у правцу [011] (б) [001] смеру; (ц) кристали ЛиНХ4СО4 са тестом нелинеарне оптике променљиве температуре; (д) циклички тест нелинеарне оптике променљиве температуре; (е) ПЕ и ЈЕ криве кристала ЛиНХ4СО4 на 413 К; (г) слика од 180 степени фероелектричних домена кристала ЛиНХ4СО4; (х) Кристали ЛиНХ4СО4 са једним доменом
Слика 3 (а) Дубоки УВ спектар трансмисије кристала ЛиНХ4СО4; (б) ЛиНХ4СО4 кристал Макер пруга; (ц) оптичка микроскопска слика кристала ЛиНХ4СО4 након оштећења наносекундним ласером (д) пре и после (е); Троугласта призма која се користи за индекс преламања ЛиНХ4СО4 (е) Пролазак светлости у (100) смеру; (ф) Пролазак светлости у (001) правцу; (г) (х) Једначина дисперзије индекса преламања кристала ЛиНХ4СО4; (и) Тело оптичког индекса на 532 нм кристала ЛиНХ4СО4
Слика 4 Циклуси квазиподударања фаза првог реда процеса суме и разлике фреквенција кристала ЛиНХ4СО4
Слика 5 Структура електронских енергетских појасева ЛиНХ4СО4; (б) дијаграм густине стања/парцијалне густине стања ЛиНХ4СО4; (ц) ХОМО од ЛиНХ4СО4; (д) ЛУМО ЛиНХ4СО4
