目前，全固态深紫外激光器必须通过非线性光学晶体进行波长转换才能产生深紫外激光。利用深紫外非线性光学晶体对红外（如波长1064nm）激光进行多级倍频转换，可以获得波长小于200 nm、光子能量高、光束质量好的深紫外激光，该光源在光刻加工、医学、高精尖科研设备、光化学、激光光谱等重要领域具有重大的应用需求。

　　要实现深紫外激光的输出，非线性光学晶体在拥有满足相位匹配能力的双折射率的同时，还必须具备足够宽的带隙、足够大的倍频效应，但晶体的带隙和倍频效应之间却存在着此消彼长的矛盾关系。如何使材料带隙、倍频效应、双折射率在同一个晶体结构中达到精巧平衡以实现深紫外激光输出，是当前材料科学领域的难题之一。

　　中科院理化技术研究所林哲帅研究员课题组进行了“类金刚石结构改造工程”和“范德瓦尔斯结构设计策略”，在深紫外非线性光学晶体的探索上取得了进展。

     他们通过对类金刚石结构进行了结构改造，通过构建缺陷型类金刚石结构、引入平面共轭基团和引入羟基等策略，成功获得了第一个羟基碳酸盐深紫外非线性光学晶体——LiZn(OH)CO₃。这一材料同时具有宽的带隙（E_g＞6.5eV），强的倍频响应（≈3.2×KDP）和大的双折射（Δn=0.147@1064 nm），满足了深紫外非线性光学晶体三个性能指标。第一性原理计算评估显示，LiZn(OH)CO₃的相位匹配能力达到了深紫外波段，其理论最短相位匹配波长在在190 nm以下，在已报道的碳酸盐非线性光学材料中是最短的，是潜在的深紫外非线性光学材料。2021年4月7日，他们在Angew. Chem. Int. Ed.上在线发表了题为“LiZn(OH)CO₃: A Deep-Ultraviolet Nonlinear Optical Hydroxycarbonate Designed from Diamond-like Structure”的文章（第一作者为博士研究生刘晓萌，通讯作者为公丕富博士和林哲帅研究员）。这一工作将深紫外非线性光学材料的探索进一步扩展到了羟基碳酸盐体系，并指出类金刚石结构可以同时具备宽的带隙和大的倍频效应，为探索深紫外非线性光学材料提供了设计模板。