新晶体材料的探索
20世纪70年代末,蒋民华指导他的第一个研究生从研究有机非线性光学晶体的基团和性能的关系入手,以寻找透紫外较好的有机非线性光学材料为目标,在大量筛选工作的基础上,集火炬手中在具有手性结构的天然氨基酸及其衍生物中探索,根据合理的材料设计思想,较好地解决了有机非线性光学晶体探索中存在的共轭基团非线性效应和紫外透光特性互相制约而产生的困难,终于找到了一种新的有机非线性光学材料--L精氨酸磷酸盐(LAP)。该晶体不仅具有较大的非线性极化率和短的吸收边,而且还具有高的抗光伤阈值和易从溶液中生长出大尺寸晶体的优点,LAP的发现引起了国际上的重视,1986年美国由48名著名非线性光学专家参加的马里兰会议纪要认为LAP是目前最重要的六种非线性光学晶体之一。1988年该项成果获得了国家发明一等奖。
LAP的成功使蒋民华等较系统地形成了将有机分子和无机基团结合起来探索非线性光学晶体的学术思想,有机金属配合物就是在此基础上探索到的另一类非线性光学材料,这类材料品种繁多兼有有机和无机非线性光学材料的特点,在其结构中,无机和有机基团结合成一体,相互影响而使有机配合物基团呈现出较大的非线性效应。在探索实践中他们选择Cd,Hg等为中心离子,以比较简单的硫脲及其衍生物和卤素等作为配体,进行了合成、生长和测试工作,取得了较好的结果,在该系列中发现了许多新的性能不错的非线性光学材料,如BTCC,TSCCC,ATCC等晶体。此后,中国之外的其他国家相继开展了该类非线性光学材料的研究,并把这类(包括LAP在内)有机和无机基团结合的材料称之为半有机非线性光学材料。
材料改性是新材料探索的另一个重要方面。鉴于功能材料在向小型化和多功能化方向发展,能否在一种晶体上实现多种功能的复合,如激光自倍频,是国内外材料和器件工作者共同关心的问题。蒋民华和同事一起指导研究生以自激活激光晶体四硼酸铝钕(NAB)为基础,通过掺入钇形成混晶进行改性来探索自倍频晶体。他们通过理论计算和对不同。Nd3+/Y3+配比的晶体样品进行非线性性质的测量,找到了由1.06μm产生0.53μm激光的最佳浓度比,生长出质量较好硼酸铝钇钕(NYAB)晶体,并在国际上首次实现了NYAB晶体1.06~0.53μm的自倍频激光输出,为应用广泛的小型绿光激光器提供了实用化的材料。该项成果获得了1988年国家教委科技进步一等奖。此外,"四方相钽铌酸钾晶体"(1995)和"实现半导体激光倍频输出新晶体"(1996),也获得了国家教委科技进步一等奖。