[發明專利]化合物氯酸鉛和氯酸鉛紅外非線性光學晶體及制備方法和用途

在審

• 申請號: 201410626434.2
• 申請日: 2014-11-08
• 公開（公告）號: CN105621361A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 潘世烈;張輝;張敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: C01B11/14
• 分類號: C01B11/14;C30B29/22;C30B11/00;C30B15/00;C30B17/00
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所 65106
• 代理人: 張莉

技術領域

本發明涉及一種化合物氯酸鉛和氯酸鉛紅外非線性光學晶體及制備方法和用途，該化 合物的化學式為Pb_2.14OCl_2.28。

背景技術

非線性光學效應起源于激光與介質的相互作用。當激光在具有非零二階極化率的介質 中傳播時，會產生倍頻、和頻、差頻、光參量放大等非線性光學效應。利用晶體的二階非 線性光學效應，可以制成二次諧波發生器、頻率轉換器、光學參量振蕩器等非線性光學器 件，在許多領域，如激光技術、大氣監測、國防軍事等方面，都有著重要的應用價值。無 機非線性光學材料在二階非線性光學材料的實用化研究中居主導地位。依據透光波段和適 用范圍，無機非線性光學晶體材料可分為紫外光區非線性光學材料、可見光區非線性光學 材料和紅外光區非線性光學材料。目前已投入實用的紫外及可見光區的無機非線性光學材 料有BBO(β-偏硼酸鋇)、LBO(硼酸鋰)、KDP(磷酸二氫鉀)、KTP(磷酸鈦氧鉀)等， 基本可以滿足大多數實用的要求。但對于紅外非線性光學材料來講，離實用還有差距。原 因在于現有的紅外非線性光學材料，如AgGaS₂、AgGaSe₂等，雖然具有很大的二階非線性 光學系數，在紅外光區也有很寬的透過范圍，但合成條件苛刻，不容易長成大的光學質量 高的單晶，特別是損傷閾值較低，因而不能滿足非線性光學晶體材料的實用化要求。而實 現紅外激光的頻率轉換又在國民經濟、國防等領域有著重要的價值。在2003年科學出版 社出版的《非線性光學晶體材料科學》一書中，明確提出“在整個非線性光學的光譜波段 內，紅外波段的非線性光學晶體是一個薄弱環節，因此，對此波段的新型頻率轉換晶體的 研究有待加強”。因此探索發現能夠同時具備高的激光損傷閾值與大的非線性光學系數的 新型高效紅外非線性光學晶體材料是該領域的一個難點和熱點。

發明內容

本發明目的在于提供一種化合物氯酸鉛，其特征在于該化合物的化學式為Pb_2.14OCl_2.28， 分子量545.802，采用固相反應法合成化合物。

本發明另一目的在于提供一種氯酸鉛紅外非線性光學晶體，其特征在于該晶體的化學式為Pb_2.14OCl_2.28，分子量545.802，不具有對稱中心，屬正交晶系，空間群Fmm2,晶胞參數為

本發明再一個目的在于，提供一種氯酸鉛和氯酸鉛紅外非線性光學晶體的制備方法。

本發明又一個目的是提供一種氯酸鉛紅外非線性光學器件的用途，用于制備倍頻發 生器、上或下頻率轉換器或光參量振蕩器，在激光頻率轉換、電光調制、光折變信息處理 等高科技領域有著重要應用價值。

本發明所述的一種化合物氯酸鉛，其特征在于該化合物的化學式為Pb_2.14OCl_2.28，分子 量545.802，采用固相反應法合成化合物，其中該化合物的組分是由摩爾比1.14∶1的氯 化鉛和氧化鉛或碳酸鉛、硝酸鉛、醋酸鉛、草酸鉛制成。

一種氯酸鉛紅外非線性光學晶體，該晶體的化學式為Pb_2.14OCl_2.28，分子量545.802，不具有對稱中心，屬正交晶系，空間群Fmm2,晶胞參數為

所述的化合物硼酸鉛非線性光學晶體的制備方法，采用固相反應法合成化合物，再采 用化合物熔體法生長晶體或加入助溶劑生長晶體，具體操作按下列步驟進行：

a、將氯酸鉛化合物在坩堝中加熱到熔化，加熱至溫度350-650℃，恒溫5-80小時， 得到氯酸鉛的混合熔體；

或將氯酸鉛化合物中直接加入助熔劑，加熱至溫度350-650℃，恒溫5-80小時，得 到含氯酸鉛與助熔劑的混合熔液，其中氯酸鉛化合物與助熔劑的摩爾比為1：0.1-2；

b、制備氯酸鉛籽晶：將步驟a得到的混合熔體或混合熔液以溫度0.5-10℃/h的速率 緩慢降至室溫，自發結晶獲得氯酸鉛籽晶；

c、將盛有步驟a制得的混合熔體或混合熔液的坩堝置入晶體生長爐中，將步驟b得 到的籽晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先預熱籽晶5-60分鐘，將籽晶下 至接觸混合熔液液面或混合熔液體中進行回熔，恒溫時間5-60分鐘，以溫度1-60℃/h 的速率再降溫至溫度350-480℃；