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May 07, 2023

깊은

광 출판 센터, 장춘 광학 연구소, 정밀 기계 및

CAS 창춘광학연구소 정밀기계물리학 광출판센터

이미지: (a) DUV NLO 결정에 대한 "양파 껍질 벗기기" 스크리닝 흐름도. (b), (c), (d), 주요 기준 좌표(I, II, III) 및 "의사", "가능한" 및 "유망한" DUV NLO 결정의 해당 구조.더보기

출처: Lei Kang, Zheshuai Lin 작성

비선형 광학은 현대 광학 및 레이저 기술에서 중요한 역할을 합니다. 비선형광학(NLO) 기술은 레이저의 파장을 연장하는 중요한 수단이다. NLO 결정체는 NLO 기술을 구현하기 위한 기초 소재입니다. 200 nm보다 짧은 파장을 갖는 심자외선(DUV) 스펙트럼 영역에서 NLO 결정은 고출력 DUV 레이저 출력을 구현하는 핵심 장치입니다. 그 결과 DUV 전고체 레이저는 의료, 미세 가공, 리소그래피, 광화학, 분광학 및 현미경과 같은 최첨단 기술 분야에서 중요한 응용 분야를 갖습니다. 현재까지 KBe2BO3F2(KBBF) 크리스탈은 유일한 DUV NLO 크리스탈로, 물질 세계를 탐험할 수 있는 강력한 도구를 제공합니다. 그러나 층상 습관으로 인해 대규모 단일 KBBF 결정의 성장은 어려움에 직면합니다. 또한 DUV 과학의 발전에는 더 높은 정밀도와 더 높은 전력의 레이저 요구 사항을 충족하기 위해 더 짧은 출력 파장과 더 강력한 NLO 효과를 갖춘 DUV NLO 결정이 필요합니다. 따라서 결정 성장 능력에서 KBBF를 대체하거나 NLO 특성에서 KBBF를 능가하기 위해 DUV NLO 결정을 계속 탐색하는 것이 매우 중요합니다.

Light Science & Application에 발표된 새로운 논문에서 중국 중국 과학원 물리 화학 기술 연구소의 Lei Kang과 Zheshuai Lin은 현재의 실험적, 이론적 검토를 통해 DUV NLO 결정의 주요 성능 기준과 핵심 개념 기반을 명확히 했습니다. 진전. 그들은 또한 제1원리 방법을 기반으로 한 DUV NLO "구조-특성 상관 관계"의 개발과 이것이 어떻게 관련 재료에 대한 관심을 촉발했는지, 그리고 DUV NLO 결정 분야의 향후 탐색 방향에 대해 논의했습니다.

주요 성능 기준에는 SHG(2차 고조파 생성) 효과 dij, 유효 SHG 계수 deff, UV 투명 차단 파장 λUV 및 PM(위상 일치) 차단 파장 λPM이 포함됩니다. 지난 20년 동안 수많은 화합물이 합성되고 특성화되었지만 실제로 "유망한" DUV NLO 결정은 거의 없습니다. "유망한" 기준을 달성하려면 "위상 일치"와 "효과적인 SHG"라는 두 가지 핵심 개념을 파악해야 합니다. 에 표시된 "양파 껍질 벗기기" 선별 과정에 따르면그림 1, 핵심 성능 기준의 계층별 심사와 핵심 개념의 점진적 도입을 통해 DUV NLO 결정의 이론적 성능을 효과적으로 평가할 수 있습니다.

수많은 NLO 재료는 DUV 영역에서 투명하지만 효과적인 DUV PM 출력을 달성할 수 없습니다. 이들은 본질적으로 "유사" DUV NLO 결정체입니다. 몇몇 크리스털은 DUV NLO 성능 기준을 충족하는 것으로 보이지만 실제 DUV 일관성 변환 기능은 특히 SHG의 경우 충분하지 않습니다. 그들은 기본적으로 "가능한" DUV NLO 결정에 속합니다. 현재 충분한 SHG 변환 효율로 효과적인 DUV PM 출력을 달성할 수 있는 결정만이 "유망한" DUV NLO 결정이라고 불립니다. DUV NLO 결정의 재료 탐색은 이러한 엄격한 개념과 일관된 기준에 의존해야 한다는 점을 강조해야 합니다. 개념을 충족하지 않으면 엄밀히 말하면 DUV NLO 크리스탈이 아닙니다. 기준을 충족하지 않으면 진정으로 효율적인 DUV 일관된 출력을 얻을 수 없습니다.

2013년 이전에는 KBBF의 DUV NLO 특성을 초과할 수 있는 물질이 발견되지 않았습니다. KBBF를 넘어 지속적으로 DUV NLO 성능을 향상시키는 것은 큰 도전입니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 DUV NLO 결정의 성능 향상을 촉진하기 위한 몇 가지 설계 전략이 제안되었습니다. 고급 제1원리 모델링과 시뮬레이션을 결합하여 일련의 잠재적인 DUV PM SHG 결정을 평가, 설계 및 예측했으며 그 중 일부는 부분적으로 실험적으로 검증되었습니다.