नॉनलाइनियर ऑप्टिकल क्रिस्टल का लेज़र विज्ञान और प्रौद्योगिकी क्षेत्रों जैसे लिथोग्राफी, संचार, माइक्रोमशीनिंग और लेज़र डिस्प्ले में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। कुशल रूपांतरण को साकार करने के लिए नॉनलाइनियर ऑप्टिकल क्रिस्टल के लिए चरण मिलान एक आवश्यक शर्त है, और चरण मिलान को साकार करने के लिए पारंपरिक नॉनलाइनियर ऑप्टिकल क्रिस्टल आमतौर पर द्विभाजन के सिद्धांत पर आधारित होते हैं। हालाँकि, गहरे पराबैंगनी (यूवी) बैंड में, जहां तरंग दैर्ध्य 200 एनएम से कम है, बड़ी संख्या में गैर-रेखीय ऑप्टिकल क्रिस्टल को उनके छोटे द्विअपवर्तन के कारण द्विअपवर्तक चरण मिलान का एहसास करना मुश्किल होता है। अर्ध-चरण मिलान तकनीक एक संरचना का निर्माण करके ऑक्टेव प्रकाश के कुशल आउटपुट का एहसास करती है जिसमें नॉनलाइनियर गुणांक समय-समय पर क्रिस्टल में उलट जाते हैं, ताकि ऊर्जा लगातार मौलिक आवृत्ति प्रकाश से ऑक्टेव प्रकाश की ओर प्रवाहित हो। द्विअपवर्तक चरण मिलान की तुलना में, इस तकनीक में सामग्री के द्विअपवर्तन पर निर्भर न रहने, एक विस्तृत तरंग दैर्ध्य बैंड से मिलान करने और सामग्री के अधिकतम गैर-रेखीय गुणांक का उपयोग करने में सक्षम होने के फायदे हैं। हालाँकि, गहरे पराबैंगनी बैंड में अर्ध-चरण-मिलान आउटपुट के लिए उपयुक्त नॉनलाइनियर ऑप्टिकल क्रिस्टल अभी भी बहुत दुर्लभ हैं।
हाल ही में, फ़ुज़ियान इंस्टीट्यूट ऑफ मैटेरियल्स एंड स्ट्रक्चर्स, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज (एफआईएमएसटीईसी) के शोधकर्ता झाओ सांगेन और लुओ जुनहुआ ने जलीय घोल में इंच-स्केल पारदर्शी LiNH4SO4 एकल क्रिस्टल को सफलतापूर्वक विकसित किया और इलेक्ट्रिक हिस्टैरिसीस लूप और परिवर्तनीय तापमान का उपयोग करके LiNH4SO4 क्रिस्टल की फेरोइलेक्ट्रिसिटी की पुष्टि की। नॉनलाइनियर ऑप्टिकल परीक्षण, आदि। LiNH4SO4 क्रिस्टल की विशेषता उच्च स्तर की फेरोइलेक्ट्रिसिटी और उच्च डिग्री की नॉनलाइनरिटी है। LiNH4SO4 के एकल-डोमेन नमूने एक यूनिडायरेक्शनल ध्रुवीकरण वोल्टेज को लागू करके सफलतापूर्वक प्राप्त किए गए थे, और LiNH4SO4 क्रिस्टल की ट्रांसमिशन रेंज 171 एनएम जितनी कम है, मध्यम दूसरे क्रम के नॉनलाइनियर ऑप्टिकल गुणांक (0.33 pm/V), और बिना किसी क्षति के 1.47 गीगावॉट/सेमी-2 तक लेजर विकिरण का सामना कर सकता है। LiNH4SO4 का तरंग दैर्ध्य-निर्भर अपवर्तक सूचकांक सटीक रूप से निर्धारित किया गया था और LiNH4SO4 के फैलाव समीकरण को विक्षेपण विधि के न्यूनतम कोण द्वारा फिट किया गया था, और परिणाम बताते हैं कि LiNH4SO4 में बहुत कम अपवर्तक सूचकांक फैलाव है, जिसके परिणामस्वरूप प्रथम-क्रम अर्ध- 177.3 एनएम की दोगुनी प्रकाश तरंग दैर्ध्य पर 1.4 µm के क्रिस्टल की चरण-मिलान अवधि। उपरोक्त परिणाम दर्शाते हैं कि LiNH4SO4 गहरे-पराबैंगनी लेजर आवृत्ति रूपांतरण के लिए एक मजबूत उम्मीदवार है। प्रथम-सिद्धांत गणना के परिणाम दर्शाते हैं कि गैर-रैखिक ऑप्टिकल प्रतिक्रिया और LiNH4SO4 की विस्तृत संचरण सीमा मुख्य रूप से SO42-टेट्राहेड्रल रूपांकनों के योगदान से उत्पन्न होती है, जबकि इसका कम अपवर्तक सूचकांक फैलाव मुख्य रूप से अत्यधिक स्थानीयकृत प्रकृति के कारण होता है। LiNH4SO4 क्रिस्टल में Li+ और NH4+ धनायन और SO{42}} रूपांकनों के इलेक्ट्रॉन। यह खोज गहरे-पराबैंगनी अर्ध-चरण-मिलान वाले नॉनलाइनियर ऑप्टिकल क्रिस्टल को विकसित करने का एक प्रभावी तरीका प्रदान करती है।
यूनिवर्सिटी ऑफ चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के पीएचडी छात्र डॉ. यिपेंग सॉन्ग, पेपर के पहले लेखक हैं, और इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड स्ट्रक्चर्स, फ़ुज़ियान, चीन में एसोसिएट रिसर्चर बिंगक्सुआन ली, सह-संगत लेखक हैं। कागज़।
चित्र 1 (ए) द्विअपवर्तक चरण-मिलान और अर्ध-चरण-मिलान की तुलना; (बी) फेरोइलेक्ट्रिक चरण में LiNH4SO4 क्रिस्टल; (सी) सीआईएस-इलेक्ट्रिक चरण की क्रिस्टल संरचना
चित्र 2 (ए) LiNH4SO4 क्रिस्टल बीज क्रिस्टल द्वारा [011] दिशा में उगाए गए (बी) [001] दिशा; (सी) चर-तापमान नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स परीक्षण के साथ LiNH4SO4 क्रिस्टल; (डी) परिवर्तनीय-तापमान नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स साइक्लिंग परीक्षण; (ई) 413 K पर LiNH4SO4 क्रिस्टल के PE और जेई वक्र; (छ) LiNH4SO4 क्रिस्टल के फेरोइलेक्ट्रिक डोमेन की 180 डिग्री छवि; (ज) एकल-डोमेन वाले LiNH4SO4 क्रिस्टल
चित्र 3 (ए) LiNH4SO4 क्रिस्टल का गहरा यूवी संचरण स्पेक्ट्रम; (बी) LiNH4SO4 क्रिस्टल मेकर स्ट्रीक; (सी) नैनोसेकंड लेजर द्वारा क्षतिग्रस्त होने के बाद LiNH4SO4 क्रिस्टल की ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी छवि (डी) पहले और बाद में (ई); त्रिकोणीय प्रिज्म का उपयोग LiNH4SO4 के अपवर्तनांक के लिए किया जाता है (e) प्रकाश को (100) दिशा में पारित करना; (एफ) प्रकाश का (001) दिशा में गुजरना; (जी) (एच) LiNH4SO4 क्रिस्टल का अपवर्तक सूचकांक फैलाव समीकरण; (i) LiNH4SO4 क्रिस्टल के 532 एनएम पर ऑप्टिकल इंडेक्स बॉडी
चित्र 4 LiNH4SO4 क्रिस्टल के योग और अंतर-आवृत्ति प्रक्रियाओं के प्रथम-क्रम अर्ध-चरण-मिलान चक्र
चित्र 5 LiNH4SO4 की इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा बैंड संरचना; (बी) राज्यों का घनत्व/राज्यों का आंशिक घनत्व LiNH4SO4 का आरेख; (सी) LiNH4SO4 का HOMO; (डी) LiNH4SO4 का LUMO
