深紫外非线性光学晶体设计:基于第一性原理的计算机辅助设计蓝图

• 作者: 康雷 林哲帅 梁飞 黄兵
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 物理学
• 关键词: deep-ultraviolet nonlinear optical crystal first-principles calculation
• 年，卷（期）: 2020,（8）
• 页码范围: 1597-1612
• 页数: 16页
• 分类号: O734

摘要

深紫外非线性光学晶体在当前深紫外全固态激光技术中是不可或缺的,它是通过频率转换产生深紫外相干光的核心元件.由于严苛的性能标准,深紫外非线性光学晶体非常稀少,其新型材料的发现面临巨大挑战.尽管KBe2BO3F2(KBBF)晶体对于许多当前的用途已经非常出色,但是深紫外科学的发展需要深紫外非线性光学晶体具有更短的输出波长和更大的倍频效应,以满足更高精度和更高功率的深紫外激光需求.因此,如何有效地设计深紫外非线性光学晶体一直是非线性材料科学领域的一个核心问题.回顾非线性材料的发展,理论设计和模拟对非线性光学机理的理解和非线性材料的探索都是一种有效且高效的方案.为了进一步加速深紫外非线性材料的探索进程,在本文中,我们总结并提出了一套功能全面的计算机辅助建模系统和设计蓝图,该系统可用于高效且严格地评估候选材料的深紫外非线性光学性能.依靠此建模系统,我们不仅可以丰富对非线性光学结构与性能关系的理解,而且能够从许多已知的和设计的结构出发,根据不同的结构类型和化学组分,系统研究其深紫外非线性光学的具体特性.基于此设计蓝图,我们总结了二十多种可能的深紫外非线性光学晶体结构,并首次预言了能够呈现出潜在的深紫外非线性光学性能的七种新颖结构.我们相信,这套计算机辅助建模系统和设计蓝图将会在探索新型深紫外非线性光学材料的进程中发挥重要作用.