[發明專利]二階非線性激光材料N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶體及其生長方法和應用

有效

• 申請號: 201310279133.2
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103351379A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 吳文士;劉國祥;李傳輝
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: C07D333/38
• 分類號: C07D333/38;C30B7/06;C30B29/54;G02F1/361
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

【技術領域】

本發明涉及二階非線性激光材料N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶體及其生長方法和應用。

【背景技術】

當光波在非線性介質中傳播時，會引起非線性電極化，導致光波之間的非線性作用，高強度的激光所導致的光波之間的非線性作用更為明顯。在二階倍頻過程中，基頻光一旦射入非線性光學晶體，在光路上的每一位置都將產生二次極化波，這些極化波都發射出與之相同頻率的二次諧波，或稱為倍頻光波。

目前，國內外使用的二階非線性激光材料主要有以下幾種：

1、磷酸二氫鉀（KDP），其光波相互作用類型為：ooe,相位匹配角θm=41°,轉換效率81%。

2、磷酸二氘鉀（DKDP），其光波相互作用類型為：eoe,相位匹配角θm=53.5°,轉換效率50%。

3、α-碘酸鋰（α-LiIO3），其光波相互作用類型為：ooe,相位匹配角θm=30°,轉換效率50%。

4、磷酸鈦氧鉀（KTP），其光波相互作用類型為：eoe,相位匹配角θm=30°,轉換效率50%。

5、偏硼酸鋇（BBO），其光波相互作用類型為：ooe,相位匹配角θm=21°,轉換效率70%。

以上是無機晶體，由于有機晶體的非線性光學系數常常比無機晶體的要大1-2個數量級，且光學均勻性優良，生長設備簡便，人們對有機化合物多晶粉末倍頻效應已作了不少研究，發現了一些新型、高效的有機非線性光學晶體，下表是幾種比較典型的實例：3-甲基-4-硝基吡啶-N-氧(POM),2,4-二硝基苯胺基丙酸甲酯(MAP),m-硝基苯胺(m-NA),2-甲基-4-硝基苯胺(MNA).

表1Nd³⁺∶YAG激光輻射有機倍頻晶體的SHG(1064--532nm)

但大多數有機晶體質軟，熔點低，雙折射率太大，因而會使它們的應用受到限制。

本發明人曾經研制了一種二階非線性激光晶體4-硝基-N-氧-2-吡啶甲酸二代晶體的生長方法（分子式C₆H₄N₂O₅，簡稱POA-II），見中國發明專利號：ZL200710008940.5，2009-11-25，其晶體熔點162.5-163.5℃，優于POM，倍頻效應d_eff/d_KDP=9.8，與POM同一數量級，折射率計算值n_max=1.6807,n_min=1.5465,Δn=0.1342，優于POM，但本發明人對其熔點仍不滿足，遂繼續研發，終有本案產生。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題，在于提供一種二階非線性激光材料N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶體及其生長方法和應用，該晶體熔點達175.5～176.5℃，可用于將波長為1064nm的激光轉換至532nm。

本發明是這樣實現的：

一種二階非線性激光材料N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶體，所述N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶體屬于正交晶系，空間群為P2₁2₁2₁，分子式C₈H₁₀N₂O₂S，Mr=1988.24，晶體學參數:Z=4,N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼分子由互為垂直的N-(2-噻吩甲酰)肼基平和丙酰基平面構成。

所述二階非線性激光材料N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼的生長方法如下：

在N-(2-噻吩甲酰)肼上引入丙酰基，然后將生成的N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼的同素異構體溶于仿醇混合溶劑中，且所述仿醇混合溶劑中氯仿∶甲醇=1∶1，并于室溫下蒸發至飽和，取出飽和N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼的同素異構體溶液置于比色皿中，在比色皿外側施加36V的直流電壓，蒸發，生長出籽晶，然后將籽晶轉移到培養槽，同樣仿醇混合溶劑蒸發得到柱狀晶體N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼。

進一步地，所述N,N’-丙酰-(2-噻吩甲酰)肼的同素異構體晶體屬于三斜晶系，空間群為P-1，分子式C₈H₁₀N₂O₂S，Mr=1988.24，晶體學參數:α=70.00°,β=88.58°,γ=71.11°,Z=6，無二階倍頻效應。