深紫外非線性光學(xué)材料在全固態(tài)激光技術(shù)的實際應(yīng)用中扮演著十分重要的角色。但是由于嚴苛的性能指標，深紫外非線性光學(xué)材料十分罕見。KBe2BO3F2(KBBF)晶體是迄今為止..實用的深紫外非線性光學(xué)晶體材料，在諸多高新技術(shù)(例如角分辨能譜儀)中具有非常重要的應(yīng)用價值。

      按照陰離子基團理論，深紫外非線性光學(xué)性能之所以罕有，是因為大部分陰離子基團的光學(xué)帶隙和雙折射率不能同時滿足充分大的條件。因此，大部分非線性光學(xué)結(jié)構(gòu)要么帶隙較小(比如β-BaB2O4晶體)而無法有效透過深紫外激光，要么雙折射過低(比如LiB3O5晶體)而不能實現(xiàn)倍頻過程所必須的相位匹配。

      所以，為了獲得優(yōu)良的深紫外非線性光學(xué)材料，研究者們一直想獲得既具有超大帶隙，又擁有充分雙折射，同時還能呈現(xiàn)足夠非線性光學(xué)效應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)。

      近日，中科院理化所林哲帥研究員與北京計算科學(xué)研究中心康雷博士、黃冰研究員合作，通過將具有一維鏈狀特征的極性基團整合到準一維的極性聚合物長鏈結(jié)構(gòu)中，從而既有效地擴展了非線性光學(xué)體系的結(jié)構(gòu)各向異性(從而增大雙折射率)，又較大地飽和了結(jié)構(gòu)中的非鍵軌道(從而提高光學(xué)帶隙)。

      在此設(shè)計策略的指導(dǎo)下，研究者系統(tǒng)地聚焦到了具有極性鏈狀排列的磷腈聚合物體系，并成功地在晶體數(shù)據(jù)庫中找到了一種已被實驗報到的無機晶型聚合物結(jié)構(gòu)——雙氟磷腈PNF2——其結(jié)構(gòu)非常符合本工作的研究者關(guān)于深紫外非線性光學(xué)聚合物材料的理論構(gòu)想。

      而且系統(tǒng)的理論計算顯示，雙氟磷腈呈現(xiàn)了較大的晶體帶隙(7.8~8.7電子伏)，較大的倍頻效應(yīng)(1.2~1.9倍KBBF)，較大的雙折射率(0.10~0.16在400納米)，以及較短的深紫外倍頻輸出波長(142~158納米)，是一個在深紫外非線性光學(xué)的理論性能上略優(yōu)于KBBF晶體的材料。

      值得注意的是，雙氟磷腈是..個具有深紫外非線性光學(xué)性能的非氧化物材料和聚合物材料。作為一個前瞻性的理論工作，其為深紫外非線性光學(xué)材料的研究提供了一個新的研究思路和策略參考。