[發(fā)明專利]一種紅外非線性光學(xué)晶體、其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610071451.3
• 申請(qǐng)日: 2016-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN107022793B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玲;黎艷艷;吳立明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): G02F1/355
• 分類號(hào): G02F1/355;C30B29/46;C30B1/10
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發(fā)明公開了一種紅外非線性光學(xué)晶體、其制備方法和應(yīng)用。該紅外非線性光學(xué)晶體具有如下所示的分子式：A₁₈X₂₁Y₆M₄₈，其中，A為Ba、Sr或Pb；X為Zn、Cd或Mn；Y為Ga、In或Al；M為S、Se或Te。該晶體屬于三方晶系，空間群為R3。其中的晶體Ba₁₈Zn₂₁Ga₆S₄₈是I型相位匹配非線性光學(xué)材料，在150～210μm顆粒度范圍，其粉末倍頻強(qiáng)度和激光損傷閾值分別是商用材料AgGaS₂的0.5倍和28倍，其它晶體具有相同或相似的結(jié)構(gòu)和光學(xué)等性能，在軍事和民用上有著重要的應(yīng)用前景，可用于光電對(duì)抗、資源探測(cè)、空間反導(dǎo)和通訊等方面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種紅外非線性光學(xué)晶體及其制備方法和應(yīng)用，屬于無機(jī)非線性光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

非線性光學(xué)晶體是對(duì)于激光強(qiáng)電場(chǎng)顯示二次及以上非線性光學(xué)效應(yīng)的晶體。非線性光學(xué)效應(yīng)來源于激光與介質(zhì)之間的相互作用，當(dāng)激光在具有非零的二階極化率的介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生非線性光學(xué)效應(yīng)，如差頻、和頻、激光倍頻和參量振蕩和放大等。它可以用來進(jìn)行激光頻率轉(zhuǎn)換，擴(kuò)展激光器的可調(diào)諧范圍，用來調(diào)制激光的強(qiáng)度和相位及實(shí)現(xiàn)激光信號(hào)的全息存儲(chǔ)，消除波前疇變的自泵浦相位共軛等。非線性光學(xué)晶體在高新技術(shù)、現(xiàn)代軍事及民用上發(fā)揮了越來越重要的作用。

非線性光學(xué)晶體根據(jù)其透光波段范圍可分為紫外、可見及紅外光區(qū)三大類。紫外及可見光區(qū)波段的非線性光學(xué)晶體(如KH₂PO₄(KDP)，KTiOPO₄(KTP)，β-BaB₂O₄(BBO)，LiB₃O₅(LBO))都具有優(yōu)異的光學(xué)性能，并且已在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。

由于金屬和氧化學(xué)鍵(M–O)的振動(dòng)吸收使得氧化物的紅外透過極差，因此傳統(tǒng)的氧化物非線性光學(xué)晶體如KDP、KTP、BBO、LBO等在紅外波段的使用受到嚴(yán)重的限制。和氧化物相比，硫?qū)俜蔷€性光學(xué)材料具有極化更強(qiáng)的M–Q鍵(Q＝S,Se,Te)，在紅外區(qū)具有較寬的透過范圍和較大的二階非線性光學(xué)系數(shù)，非常適合應(yīng)用于紅外波段。如硫?qū)偌t外非線性光學(xué)材料AgGaQ₂(Q＝S，Se)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。然而，AgGaQ₂(Q＝S,Se)的能隙較小導(dǎo)致其激光損傷閾值低，從而限制了其實(shí)際應(yīng)用。

因此尋找或探索合成綜合性能優(yōu)異的新型紅外非線性光學(xué)晶體材料是當(dāng)前非線性光學(xué)材料研究領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種紅外非線性光學(xué)晶體、其制備方法和應(yīng)用，該非線性光學(xué)晶體為具有紅外倍頻響應(yīng)的材料，不僅具有優(yōu)良的紅外二階非線性光學(xué)性質(zhì)和較高的激光損傷閾值，還具有熒光性質(zhì)，其粉末倍頻強(qiáng)度和激光損傷閾值分別可以達(dá)到AgGaS₂的0.5倍和28倍。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種紅外非線性光學(xué)晶體，其具有如下所示的分子通式：

A₁₈X₂₁Y₆M₄₈；

其中，A為Ba、Sr或Pb；X為Zn、Cd或Mn；Y為Ga、In或Al；M為S、Se或Te。

優(yōu)選地，所述紅外非線性光學(xué)晶體的晶體結(jié)構(gòu)屬于三方晶系，空間群為R3。