目前商用的紅外非線性光學晶體材料有硫（磷）屬化合物AgGaS2、AgGaSe2、ZnGeP2等，具有強的非線性光學效應，但存在一些本征問題，如低的激光損傷閾值、非相位匹配、多聲子吸收，而不能用于高功率的激光輸出。非線性光學效應主要來自于化合物的共價鍵，激光損傷閾值主要來源于材料的離子鍵，由于共價鍵和離子鍵在化合物中存在矛盾，兼具強非線性光學效應、高激光損傷閾值的材料是目前紅外非線性光學晶體探索中面臨的挑戰(zhàn)。
近期，中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員郭國聰團隊通過理論計算電子局域函數的分數維度、找出電子結構拓撲量與非線性光學效應、激光損傷閾值的唯象規(guī)律，發(fā)現共價性和離子性功能基元相互穿插較為均勻的晶體結構有利于獲得兼具強非線性光學效應、高激光損傷閾值的紅外非線性光學材料，并在實驗上合成出具有上述結構特征的系列化合物A2Ba6Li3Ga28S49（A = K、Rb、Cs），這些化合物具有強的倍頻信號（1.9-2.1×AgGaS2 @1064 nm、0.5-0.6×AgGaS2 @1910 nm）、高的激光損傷閾值（16.7-18.0×AgGaS2）、寬的紅外透過范圍（0.4-25.0 um）及滿足相位匹配，是潛在的紅外非線性光學晶體材料。
相關成果發(fā)表在Materials Horizons上。研究得到國家自然科學基金重大科研儀器研制、創(chuàng)新研究群體等項目資助。
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