近日，光学高等研究中心赵显教授和晶体材料研究院段秀兰、于法鹏教授合作，在RbTiOPO₄（RTP）型非线性光学晶体掺杂改性研究方面取得新进展，研究成果以“Enhancements of Second Harmonic Generation and Birefringence in Traditional RbTiOPO₄-type Crystals by Aliovalent Substitution of Ti site”为题，在国际专业期刊《Advanced Optical Materials》上在线发表（IF=10.05）。山东大学2018级博士生朱朋飞为第一作者，段秀兰教授、于法鹏教授和赵显教授为论文共同通讯作者，山东大学为第一完成单位。

在非线性倍频过程中，强的非线性光学响应和大的双折射（实现相位匹配）是实现高效能量变换的重要条件。作为老牌KTiOPO₄（KTP）晶体的同族化合物，RTP晶体在非线性光学、电光、铁电等诸多领域具有重要应用，特别是非线性倍频、电光Q开关、电光快门、相位调制器等。晶体的非线性性能提升对于拓展器件应用领域具有重要意义。作者利用RTP晶体良好的框架结构适应性，提出采用具有d¹⁰轨道电子的异价Sb⁵⁺离子对晶体进行掺杂改性，调控晶体的局部电子结构，增强非线性结构基元的局部极化。采用助熔剂法进行了晶体生长实验，成功生长出掺杂浓度为6%的Rb_0.94Ti_0.94Sb_0.06OPO₄（RTSP）晶体。实验证实，Sb掺杂能够显著提高晶体的非线性性能，相比RTP晶体，RTSP晶体的非线性光学响应提升了近50%，且具有磷酸盐中最大的双折射。理论研究进一步证实，RTSP晶体大幅提升的非线性光学性能和光学各向异性主要归功于强极化的桥氧和点缺陷诱导的局域结构畸变度的增加，两者的协同促成了RTSP晶体非线性倍频性能的增强。这一研究工作为实现传统非线性光学晶体倍频性能的提升提供了新方案，并为新型非线性光学晶体的探索提供了新思路。

本工作得到国家自然科学基金、山东省重点研发计划、晶体材料国家重点实验室等项目大力支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adom.202201643