研究和探索新型的非線性光學晶體，對于激光領域的發展具有重大意義。具有平面三角構型的π-共軛基團，可以兼具較大的光學各向異性和倍頻系數，從而實現紫外和深紫外波段的激光頻率轉換，被認為是優異的紫外和深紫外非線性光學結構基元。目前常見的平面π-共軛基團主要有BO3、CO3和NO3基團，其中NO3基團具有最大微觀倍頻超極化率，在這三類基團構成的材料中可以實現最大的倍頻響應。
日前，中國科學院理化技術研究所晶體中心林哲帥研究組在Coordination Chemistry Reviews上發表了題為Nitrate Nonlinear Optical Crystals: A Survey on Structure-Performance Relationships 的綜述文章（Coordination Chemistry Reviews 400 (2019) 213045），對硝酸鹽非線性光學晶體的構效關系和探索方向進行了研究和總結。該文章按照NO3平面π-共軛基團的配位環境的不同，對硝酸鹽非線性光學晶體進行了深入討論，結合實驗和理論計算所得的數據，著重研究了非線性活性功能基元排列方式對該類材料非線性光學性能的影響。文章揭示NO3基團的排列對材料的倍頻響應具有決定性作用，若在引入孤對電子基團、稀土離子基團等非線性活性基團的同時，保證NO3基團的規整排列，將會增大材料的倍頻響應。進一步對硝酸鹽非線性光學材料的未來探索方向進行了展望，指出硝酸鹽材料帶隙普遍較小，并不適用于深紫外波段（λ<200nm）的頻率轉換，但在日盲區（220nm<λ<280nm）具有很好的應用前景。文章還對已發現的硝酸鹽抗水性進行了機制上的闡明，提出含氟和抗水的硝酸鹽非線性光學晶體材料將是該領域進一步探索的方向。
該論文第一作者為碩士研究生劉曉萌，通訊作者為公丕富和林哲帥。該工作得到國家自然科學基金委的大力支持。
硝酸鹽非線性光學材料的倍頻效應與透光波段分布圖
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