利用红外倍频晶体进行激光变频是获得光通讯两个大气窗口3−5 μm和8−12 μm激光源的重要手段，在军事和民用领域都有着极为重要的应用价值。目前可商业应用的红外波段倍频晶体AgGaQ₂ (Q=S, Se)和ZnGeP₂等存在两大缺陷，即较小的激光损伤阈值阻碍其在高功率激光器上的应用以及需要在密闭体系生长避免原料氧化，单晶生长难度较大。这两大局限性严重阻碍了它们的应用范围，因此，探索具有高激光损伤阈值、适中倍频效应且易于生长制备的新型红外倍频晶体材料仍然是该领域的研究难点和热点。 

　　中科院特殊环境功能材料与器件重点实验室光电功能晶体材料团队基于氧化物体系，引入电负性较大的卤素离子及易产生二阶姜泰勒效应的Pb²⁺离子成功获得一种性能优异的红外倍频晶体Pb₁₇O₈Cl₁₈（POC）。POC晶体在1064 nm和2090 nm处的倍频效应分别为4倍KDP和2倍AgGaS₂，两波段均能实现一类相位匹配；通过引入卤素Cl^-和重金属Pb²⁺, POC晶体的紫外和红外截止边分别扩展至0.34μm和13.9 μm，覆盖了两个红外大气窗口。最重要的是POC有效克服了目前商业红外倍频材料的两大缺陷：（1）POC具有较高的激光损伤阈值，为AgGaS₂的12.8倍，可以保证其在更高功率激光系统中的应用；（2）POC可在开放体系生长，大大降低了传统红外倍频晶体在封闭系统中生长的难度，该研究团队已在开放体系成功生长出尺寸为7 mm×2 mm×2 mm 的POC晶体。POC晶体将成为红外激光倍频领域中一种具有重要应用前景的材料。该研究团队下一步将系统研究POC晶体生长工艺，制备可供单晶元器件加工的高质量单晶。 

　　该研究成果已于近期发表在J. Am. Chem. Soc.上。相关研究工作得到国家自然科学基金、中科院“西部之光”项目、自治区国际合作项目、国家973等项目资助。

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开放体系生长的Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体及其线性、非线性光学性质