红外非线性光学材料论文_黄君本,郭思茹,张志忠,杨志华,潘世烈

导读:本文包含了红外非线性光学材料论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:晶体,阈值,光学,损伤,激光,卤化物,光学材料。

红外非线性光学材料论文文献综述

黄君本,郭思茹,张志忠,杨志华,潘世烈^[1]（2019）在《基于氟化功能基团的d~0过渡金属氟氧化物中红外非线性光学材料设计研究（英文）》一文中研究指出红外非线性光学晶体在光电器件、资源勘探和长距离激光通讯等领域具有极其重要的应用,因此探索性能优异的新型红外非线性光学晶体材料已成为该领域的一个重要方向.当前,该领域面临的主要挑战之一是如何实现宽带隙和大倍频效应之间的平衡.本文中,我们提出一种设计策略,即引入d~0过渡金属的氟化功能基团作为活性基元,设计中红外非线性光学晶体材料.通过对含d~0过渡金属氟氧化物的系统研究,我们探索了这类氟化功能基团对带隙和倍频响应的影响机制.研究发现d~0过渡金属的氟化功能基团有利于产生较大的带隙.基于第一性原理计算,我们分析了碱金属/碱土金属d~0过渡金属氟氧化物的光学性能,它们具有宽的带隙(>3.0 e V)和大的双折射率(>0.07),其中2个分别含W和Mo的氟氧化物也呈现了较强的倍频效应.此外,我们对比分析了其他氟化功能基团,发现在基本构筑基元中引入氟离子有利于光学性能的提升.由此说明,这种具有优异氟化功能基团的d~0过渡金属氟氧化物,可以作为探索新型中红外非线性光学的潜在体系.(本文来源于《Science China Materials》期刊2019年12期）

新型^[2]（2019）在《福建物构所中远红外非线性光学晶体材料研究获系列进展》一文中研究指出中科院福建物构所结构化学国家重点实验室朱起龙课题组在中科院海西研究院百人计划、国家青年千人计划和林华副研究员主持的国家自然科学基金面上项目和海西研究院"春苗"人才专项等项目资助下,在MFIR-NLO晶体材料设计与合成研究方面取得了系列进展。1)利用孤对电子诱导策略,成功实现从中心(La_2CuInS_5)到非心(La_2CuSbS_5)的晶体结构转变。测试结果表明,化合物La_2CuSbS_5属于I-型相位匹配,且具有适中的粉末(本文来源于《化工新型材料》期刊2019年11期）

黄昌保^[3]（2019）在《中红外非线性光学晶体材料的高压辅助合成研究》一文中研究指出非线性光学晶体是激光频率转换技术的核心材料,可将成熟的固态激光拓展至新的波段,实现紫外、可见乃至中远红外激光的连续调谐输出~([1]);其中,中远红外激光在红外遥感、红外对抗、激光雷达、环境监测等领域具有重要的应用价值。由于传统的红外非线性晶体ZnGeP2、AgGaS2,AgGaS2自身的缺陷~([2-3]),国内外研究者近期探索研究了系列新型中远红外非线性光学晶体,如BaGa4S7~([4])、BaGa4Se7~([5])等碱土金属硫化物,LiInS2~([6])(本文来源于《应用技术学报》期刊2019年02期）

程稼年^[4]（2019）在《d~(10)阳离子对红外非线性光学材料性质的影响》一文中研究指出红外非线性光学晶体材料在固态激光器频率转换技术中发挥着极其重要的作用,用这些材料制成的高质量光学器件能够广泛应用于激光通讯、激光切割、激光制导、激光雷达、激光医疗、激光武器和激光美容等涉及军用、医用以及民用多个领域。目前投入商业市场并能批量生产的红外非线性光学材料主要包括AgGaS_2,AgGaSe_2和ZnGeP_2晶体,虽然他们具备较宽的红外透过范围和较大的倍频效应,然而这些材料或因其相对较小的光学带隙导致了低的激光损伤阈值,或因其无法避免的双光子吸收的缺点在某种程度上限制了它们更加广泛的应用。因此,探索具有优异性能的新型红外非线性光学晶体材料仍是非线性光学领域内的一个持续热点及难点。纵观已商业化和具有应用前景的红外非线性光学晶体材料,其中有很大一部分都含有极性位移的d~(10)(Ag~+,Cu~+,Zn~(2+),Cd~(2+),Hg~(2+))金属阳离子,然而d~(10)金属阳离子对红外非线性光学性质的影响机制尚不明确。鉴于此,本文利用基于密度泛函理论的第一性原理对其影响机制进行了系统研究。在本工作中,我们分别分析了两类典型材料体系中d~(10)(Cd~(2+),Hg~(2+))金属阳离子对红外非线性光学材料的微观-电子结构-光学性质的影响机制。(1):具有典型缺陷态黄铜矿结构的金属硫化合物AB_2S_4(A=Cd,Hg;B=Al,Ga)体系,在该体系中我们发现d~(10)(Cd~(2+),Hg~(2+))金属阳离子影响了体系的电子结构,特别是d~(10)阳离子与硫之间的dp杂化相互作用的强弱影响了电子结构及光学性质,此外不同阳离子所对应的电负性和晶胞体积效应也是另一不可忽略的原因;(2):更进一步,通过一更复杂的具有类金刚石结构的Li_2MGeS_4(M=Cd,Hg)体系为研究对象,我们用量化的dp排斥能分析了d~(10)(Cd~(2+),Hg~(2+))金属阳离子与硫的相互作用对电子结构和光学性质的微观影响机制,同时发现其是导致从Cd到Hg体系中倍频效应增益的主要原因。结合AB_2S_4和Li_2MGeS_4体系研究结果,均表明d~(10)(Cd~(2+),Hg~(2+))金属阳离子与硫容易形成共价键,而且相比于Cd-4d电子与S-3p电子之间弱的dp杂化作用,Hg-5d电子与S-3p电子之间形成强的dp杂化作用增强了非线性光学效应的同时也减小了光学带隙。(本文来源于《新疆大学》期刊2019-06-30）

黄毅^[5]（2019）在《碱金属硫属体系中新型红外非线性光学材料的探索研究》一文中研究指出红外非线性光学晶体作为固体激光频率转换的核心器件,通过相位匹配技术可以实现激光频率的变换,输出可调谐的中远红外激光光源,在信息、能源、医疗、工业制造等领域具有广泛的应用。目前用于红外光参量振荡器的红外非线性光学晶体材料有AgGaS_2,AgGaSe_2和ZnGeP_2等,虽然它们都具有比较大的非线性系数以及良好的红外透过性能,但因为它们的光学带隙普遍相对较小,具有激光损伤阈值低或双光子吸收严重等不足之处,无法完全满足人类对红外非线性光学晶体材料的日益增长需求。因此,探索新型具备能平衡大倍频和高激光损伤阈值性能的红外非线性光学的材料是目前非线性光学领域非常重要的研究课题之一。本论文以设计新型的含碱金属的硫族红外非线性材料为目标,以碱金属、含有d~(10)构型的金属阳离子以及锑元素为研究体系,通过在真空密封的石英管中进行高温固相反应,合成了一系列性能优异的化合物,并对这些化合物的结构以及相关性能进行了测试表征以及计算验证,评估了它们在红外非线性光学领域的应用前景。1.合成了一种具有良好光学性能的红外非线性光学材料Li_2ZnGeS_4。通过将碱金属Li和含有d~(10)构型的过渡金属Zn原子和Ge元素一起引入晶体结构中,利用真空封管法成功获得了Li_2ZnGeS_4红外非线性光学晶体。在Li_2ZnGeS_4的结构中,每个阳离子都与四个S原子相连,形成典型的Li(1)S_4、Li(2)S_4、ZnS_4和GeS_4四面体。每个四面体的顶角通过共享S原子与其他叁个四面体严格连接,形成一个类金刚石结构的叁维蜂窝网络结构。此外,基于实验上紫外-可见-红外漫反射光谱,红外光谱,激光损伤阈值,拉曼光谱,粉末倍频的测试以及第一性原理计算的结果,表明Li_2ZnGeS_4具有宽频带隙(3.49 eV)、高激光损伤阈值(非线性系数是AgGaS_2的8倍)和良好的非线性系数(0.7倍的AgGaS_2),并且能实现相位匹配,是一种潜在的可用于红外非线性光学频率转换的备选材料。。2.含锑基四元硫属化合物Na_6CdSb_4S_(10)和Na_3CdSbSe_4的设计合成与性质研究。采用真空密封硅胶管进行高温固相反应,成功地合成了两种新型含锑基的化合物:Na_6CdSb_4S_(10)和Na_3CdSbSe_4。Na_6CdSb_4S_(10)结晶于C2/c空间群,而Na_3CdSbSe_4结晶于P2_1/c空间群。从其结构看,Na_6CdSb_4S_(10)由孤立的[(Cd/Sb)_2Sb_2S_(10)]链和两个由NaS_n(n=4,6)组成不同的层所构成的叁维网状结构,Na_3CdSbSe_4由孤立的(Cd_3Sb_2Se_(12))_n链和由NaSe_n(n=5,6)组成的2维层一起组成的叁维网状结构。而且还研究了它们的光学性能,并通过理论计算分析了Na_3CdSbSe_4的结构和性能之间的关系。3.Na_6MQ_4(M=Zn,Cd,Q=S,Se):有前途的红外非线性光学材料采用高温固相法首次成功合成了四个新的叁元硫属化合物。它们都结晶于六方的P6_3mc空间群,其主要结构是由孤立的ZnS_4基团与3个Na(1)S_4四面体和3个Na(2)S_5五面体通过共享硫原子相连形成叁维网状结构。该类化合物具有大的光学带隙3.47 eV(Na_6ZnS_4),1.79 eV(Na_6ZnSe_4),2.92 eV(Na_6CdS_4)和1.85eV(Na_6CdSe_4),宽的红外透光范围(0.25-2.0微米),且具有比较好的非线性系数(0.3-1.1倍的AgGaS_2)和满足相位匹配。其中,Na_6ZnSe_4的倍频效应是AgGaS_2的1.1倍。结果表明Na_6MQ_4(M=Zn,Cd,Q=S,Se)是一类有前途的红外非线性光学(NLO)材料,有望用于高能激光系统。(本文来源于《新疆大学》期刊2019-05-23）

^[6]（2018）在《理化所发表中红外金属卤化物非线性光学材料研究综述》一文中研究指出据中国科学院理化研究所网站报道,提起金属钌化物,很多人会联想到卤化物钙钛矿材料,其用于太阳能电池可以实现较大的光电转换效率,用于发光可以实现超过20%的外子效率和超长的工作寿命,展现出优异的光电性能。金属卤化物具有优异的中红外光透过能力和较高的激光损伤阈值,可以用作中红外(波长2～8pm)激光变频材料,在化学、倍息、生物、远程通讯和光电对抗等领域具有重要的应用.截至目前,已有40余种具有非线性光学性质的(本文来源于《红外》期刊2018年11期）

何贵杰^[7]（2018）在《微观阴离子基团对红外非线性光学材料性质的影响》一文中研究指出中远红外非线性光学材料是以变频技术实现中远红外激光的关键材料,因此在激光红外对抗、激光通讯、空间反导等领域具有重要的应用。当前,该波段已商用的非线性光学材料主要有AgGaS_2、AgGaSe_2和ZnGeP_2,然而因其自身弱点(激光损伤阈值太低等问题)限制了他们在激光技术发展过程中的广泛应用。其中一个主要原因在于,激光损伤阈值(对应带隙)通常与非线性光学效应存在矛盾关系,因此,如何能合理设计出能同时具有高激光损伤阈值、大非线性光学效应的新材料成为该领域研究热点和难点。因此,平衡激光损伤阈值(带隙)和非线性光学效应间的矛盾关系是探索新材料关键所在。鉴于此,本论文基于第一性原理计算,系统研究两类典型中远红外体系中微观基元对非线性光学效应影响机制,包括结构-电子结构-非线性光学效应;筛选能实现高激光损伤阈值-大非线性光学效应的活性基元(优势基因)。该研究为实现获得优异性能的非线性光学材料的合理设计和有效制备提供方向。该论文主要研究内容如下:1)证明并提出了[SiP_4]、[GeP_4]、[SnP_4]和[GeAs_4]四面体是获得大非线性光学效应的优势基团。利用第一性原理研究了五种Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ_2型黄铜矿结构半导体材料ZnGeP_2、ZnSiP_2、ZnSnP_2、CdGeP_2和CdGeAs_2的微观结构影响宏观性能的内在机理,通过态密度分析确定带隙决定因子,通过倍频密度分析确定了非线性光学效应的有效活性基团,通过态求和(sum-over-states)方法计算的非线性光学效应依次为:d_(14)=50.47 pm/V,36.53 pm/V,55.51 pm/V,79.38 pm/V,207.61 pm/V。此外,该体系的尺寸效应是导致它们产生非线性光学效应差异的主要原因。为了证明基团贡献,我们通过实空间原子切割工具计算了微观基团对非线性光学效应贡献,结果表明[SiP_4]、[GeP_4]、[SnP_4]和[GeAs_4]四面体的贡献远大于其它的基团,因此它们可以作为非线性光学材料的优势基因,其中效应贡献最大的是[GeAs_4]四面体。2)除了四面体基元的贡献机制,其他构型基元对带隙、非线性光学效应的影响机制是什么?针对此问题,我们系统研究并对比了含有四面体基元的Pb_2B_2S_5(含BS_4)、Pb_3P_2S_8(含PS_4)、含有叁角锥基元的Pb_9As_4S_(15)(含AsS_3)、含有类乙烷结构基元的Pb_2P_2S_6(含P_2S_6)、含有八面体基元的Y_2PbS_4(含YS_6)等系列典型红外非线性光学材料。研究表明,Pb_2P_2S_6、Y_2PbS_4的非线性光学效应分别为4.73 pm/V和7.32 pm/V,说明这两个体系不具有明显优势。而Pb_9As_4S_(15)非线性光学效应高达25.14 pm/V,是商用晶体AgGaS_2的两倍。通过倍频密度分析发现,Pb对非线性光学效应贡献较小,[AsS_3]对非线性光学效应起到决定性贡献,其主要原因是[AsS_3]具有孤对电子并产生大的结构畸变有利于获得大的非线性光学效应。因此,[AsS_3]叁角锥是非线性光学效应的优势基团。(本文来源于《新疆大学》期刊2018-05-23）

王刚,刘宏鸣,姜兴兴,杨蕾,林哲帅^[8]（2017）在《Pb_7F_(12)Br_2:一个具有较高激光损伤阈值的潜在中红外非线性光学晶体材料》一文中研究指出对一个含Pb的混合卤化物Pb_7F_(12)Br_2进行了合成及单晶结构与性能测试,并首次对它的各种与非线性光学材料相关的主要性能进行了研究。发现该化合物的光学带隙宽达4.32 e V,粉末激光损伤阈值为25 MW·cm-2,远高于同等测试条件下商品化红外非线性光学晶体材料AgGaS_2的粉末激光损伤阈值(<5.2 MW·cm-2),它的粉末倍频效应为KDP(KH2PO4)的1.5倍并能够实现相位匹配,粉末透光范围宽为0.3~14μm,热分解温度超过650℃,展示了较好的综合性能。(本文来源于《无机化学学报》期刊2017年11期）

新型^[9]（2016）在《福建物构所高性能红外非线性光学晶体材料研究获新进展》一文中研究指出利用非线性光学(NLO)晶体材料的变频技术获得波长连续可调激光在国防和民用领域具有广泛的应用。其中在中远红外波段,目前商用的AgGaS2和ZnGeP2晶体材料具有大的NLO系数及宽的红外透过范围等优点,但存在激光损伤阈值低的缺点,因而不能满足大功率激光发展的要求。经典研究认为NLO性能主要来自阴离子基团(本文来源于《化工新型材料》期刊2016年10期）

甄妮^[10]（2016）在《四元硫属体系新型红外非线性光学材料的探索》一文中研究指出商业化的红外非线性光学材料均存在一系列性能缺陷,限制了它们的应用。因此,探索新的具有优异性能的红外非线性材料是全球研究者们非常重视的一个研究方向。本论文主要以设计新型的硫族红外非线性材料为目标,以碱金属,碱土金属,过渡金属和稀土金属为研究体系,通过高温固相反应在真空密封的石英管中合成一系列具有非中心对称结构的化合物,并对这些化合物做了相关性能的表征,评估了其在红外非线性领域的应用前景。1.红外非线性光学晶体BaCdSnS_4和Ba_3CdSn_2S_8的合成、晶体结构、光学性能及荧光性能表征将碱土金属与d10过渡金属阳离子同时引入晶体结构中,成功获得了两种红外非线性光学晶体:BaCdSnS_4和Ba_3CdSn_2S_8。在它们的晶体结构中,均存在孤立的Cd S_4和SnS_4四面体,但这两种结构基元却构成了完全不同的两个结构。在BaCdSnS_4中,CdS_4和SnS_4四面体构成了无限的二维∞[Cd-Sn-S]层,然而在Ba_3CdSn_2S_8中,CdS_4和SnS_4四面体则相互连接形成了叁维网路结构。此外,这两种化合物的重要光学性质也被系统地研究。基于漫反射,红外和拉曼光谱结果可以发现它们的光学透过范围高达25μm以上。此外,两个化合物还有很好的非线性光学效应,这说明BaCdSnS_4和Ba_3CdSn_2S_8可能是潜在的红外非线性光学材料。最后本论文还表征了这两个化合物的荧光性能,结果表明两者同样有很好的荧光性能。2.大激光损伤阈值的含镧系元素的硫化物LiA_3MS_7(A=Sm,Gd;M=Si,Ge)的设计合成与性质研究将碱金属与稀土金属同时引入体系中,成功获得了叁种红外非线性光学晶体:Li Sm_3Si S_7,Li Sm_3Ge S_7和Li Gd3Ge S_7,晶体结构解析结果显示这叁个化合物是同构的,且结晶在六方晶系手性P63空间群。在它们的结构中,Li S6八面体相互连接构成一条绕着63螺旋轴延伸的Li S6链,孤立存在的MS_4(M=Si和Ge)四面体围绕在Li S6链周围,Re S8(Re=Sm和Gd)基团将Li S6链和MS_4四面体连接在一起构成了叁维网络结构。另外由于目前只成功合成了Li Sm_3Si S_7的纯样,因此本论文只对Li Sm_3Si S_7进行了性能表征。粉末样品二阶倍频效应的研究表明了这个化合物在2.09μm的激光下是非I-类相位匹配的,在38-55μm的晶粒尺寸下,样品Li Sm_3Si S_7显示了最大的二阶倍频强度,大约是相同粒径下AgGaS_2的12倍。对Li Sm_3Si S_7粉末进行激光损伤阈值的测试表明,相对于AgGaS_2粉末,它有较大的激光损伤阈值,这表明该化合物在高功率非线性光学领域有潜在的应用前景。3.A_4GaBiS_9(A=Sm,Gd):两个具有非中心对称结构的含镧系元素硫化物的设计合成在体系中同时引入含立体活性孤对电子的阳离子Bi3+和镧系元素,成功获得了两种有非中心对称结构的晶体Sm_4GaBi S_9和Gd_4Ga Bi S_9,并对这两个晶体进行了结构解析,结果显示它们是两个同构的化合物。通过分析它们的晶体结构,发现这两个结构可以表征为一条无限长的∞[Ga2Bi2S11]链,这些链被稀土阳离子连接在一起,构成了叁维网状结构。4.两个镁硅酸盐氟化物Mg_5(SiO_4)_2F_2和Mg_3SiO_4F_2的合成,结构和性能在体系中同时引入卤素原子和碱土金属元素,成功获得了两个镁硅酸盐氟化物Mg_5(Si O_4)_2F_2和Mg_3Si O_4F_2,并且进行了性能的表征。虽然它们的结构都是由Mg-O-F八面体和孤立的Si O_4四面体构成的,但两者结构有很大的不同。红外光谱验证了结构解析的合理,证实了Si O_4四面体的存在。通过热性能分析表明化合物Mg_5(Si O_4)_2F_2有很高的热稳定性,并且是非一致熔融的化合物。漫反射光谱显示了Mg_5(Si O_4)_2F_2的实验带隙是5.32 eV。(本文来源于《新疆大学》期刊2016-06-30）

红外非线性光学材料论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

中科院福建物构所结构化学国家重点实验室朱起龙课题组在中科院海西研究院百人计划、国家青年千人计划和林华副研究员主持的国家自然科学基金面上项目和海西研究院"春苗"人才专项等项目资助下,在MFIR-NLO晶体材料设计与合成研究方面取得了系列进展。1)利用孤对电子诱导策略,成功实现从中心(La_2CuInS_5)到非心(La_2CuSbS_5)的晶体结构转变。测试结果表明,化合物La_2CuSbS_5属于I-型相位匹配,且具有适中的粉末

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

红外非线性光学材料论文参考文献

[1].黄君本,郭思茹,张志忠,杨志华,潘世烈.基于氟化功能基团的d~0过渡金属氟氧化物中红外非线性光学材料设计研究（英文）[J].ScienceChinaMaterials.2019

[2].新型.福建物构所中远红外非线性光学晶体材料研究获系列进展[J].化工新型材料.2019

[3].黄昌保.中红外非线性光学晶体材料的高压辅助合成研究[J].应用技术学报.2019

[4].程稼年.d~(10)阳离子对红外非线性光学材料性质的影响[D].新疆大学.2019

[5].黄毅.碱金属硫属体系中新型红外非线性光学材料的探索研究[D].新疆大学.2019

[6]..理化所发表中红外金属卤化物非线性光学材料研究综述[J].红外.2018

[7].何贵杰.微观阴离子基团对红外非线性光学材料性质的影响[D].新疆大学.2018

[8].王刚,刘宏鸣,姜兴兴,杨蕾,林哲帅.Pb_7F_(12)Br_2:一个具有较高激光损伤阈值的潜在中红外非线性光学晶体材料[J].无机化学学报.2017

[9].新型.福建物构所高性能红外非线性光学晶体材料研究获新进展[J].化工新型材料.2016

[10].甄妮.四元硫属体系新型红外非线性光学材料的探索[D].新疆大学.2016

论文知识图

标签：晶体论文;  阈值论文;  光学论文;  损伤论文;  激光论文;  卤化物论文;  光学材料论文;