目前制约紫外激光发展和应用的关键问题在于材料，特别是作为增益介质的紫外/深紫外非线性光学晶体材料，这也是国际光电子材料领域备受关注的一个研究热点。对于紫外波段倍频晶体，由于该波段的激光频率较高，波长较短。为解决此问题，目前国内外一般采用碱金属和碱土金属硼酸盐和卤素硼酸盐作为研究对象。
中科院新疆理化技术研究所光电功能材料研究团队，在碱土金属卤素硼酸盐方面进行了系统的探索研究，将有利于紫外光透过的碱土金属阳离子、卤素氟离子结合起来，合成出了系列具有紫外/深紫外透过的非线性光学材料—氟硼酸钡族化合物，其中的氟硼酸钡（Ba4B11O20F）还表现为碱金属、碱土金属卤素硼酸盐中倍频效应最大的一个化合物。经过性能测试表明，其粉末倍频效应达10倍 KDP(图1)。并且氟硼酸钡—Ba4B11O20F晶体结构中包含一个新的硼氧基本功能基元B11O24（图2），丰富了硼酸盐的结构化学。
该晶体紫外吸收截止边约190nm，是一种潜在的紫外非线性光学材料。该所科研人员利用第一性原理计算及建立微观理论模型揭示了倍频效应的起源，引入氟离子使得阴、阳离子基团畸变对晶体整体的非线性效应都有较大的贡献，此项研究工作还丰富了非线性光学材料倍频效应起源的理论体系。
该研究成果发表在美国化学杂志 J. Am. Chem. Soc. （2013, 135, 4215-421）上。相关研究工作是在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下完成的。
图1. 倍频效应及相匹配曲线
图2.晶体三维网络结构
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