【行业动态】稀土硼酸盐氟化物紫外非线性光学晶体研究获进展

非线性光学（NLO）材料是现代光子技术的核心，促进了激光变频、超快光开关和量子信息处理等的发展。硼酸盐体系因其优异的结构适应性、宽透明窗口和高激光损伤阈值，在短波长（<280nm）NLO材料领域占据极其重要的位置。下一代NLO材料的开发仍然面临一个关键挑战：在保持强烈的二次谐波产生（SHG）效应的同时，拥有可以实现短波长相位匹配的双折射。此前研究表明，混合阴离子基团（如O^2-、F^-、BO₃^3-、BO₃F^4-等）之间的协同相互作用，可能带来前所未有的光学表现。同时，平面π共轭【B₃O₆】基团拥有较大的超极化率和高的极化率各向异性，有助于实现高效SHG和满足短波长相位匹配的双折射。

【B₃O₆】基团在中心对称和非中心对称结构中的配位敏感性

中国科学院新疆理化技术研究所科研团队在协同优化策略的指导下，合成了三种新型稀土金属硼酸盐氟化物，K₂GdB₃O₆F₂、Rb₂LuB₃O₆F₂和Cs₂LuB₃O₆F₂。实验表明，这三种化合物都表现出小于200nm的短截止边，其中Cs₂LuB₃O₆F₂表现出1.5倍于KH₂PO₄的实验倍频效应。计算显示，Rb₂LuB₃O₆F₂和Cs₂LuB₃O₆F₂有潜力通过Nd：YAG激光器的五次谐波产生过程，直接输出213nm的相干光。更重要的是，三种化合物的结构演化表明，稀土金属多面体配位严重影响【B₃O₆】基团的排列和取向，对结构最终的对称性起着决定性作用。