[發(fā)明專利]硒硅銀鋇和硒硅銀鋇中遠紅外非線性光學晶體及制備方法和用途

有效

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• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107399722B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 潘世烈;年樂顏;武奎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院新疆理化技術(shù)研究所
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00;C30B29/46;C30B1/10
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所(普通合伙) 65106
• 代理人: 張莉

本發(fā)明涉及一種化合物硒硅銀鋇和硒硅銀鋇中遠紅外非線性光學晶體及制備方法和用途，其化學式為BaAg₂SiSe₄，分子量697.01，該晶體為四方晶系，空間群是非中心對稱空間群，晶胞參數(shù)為a=b=7.066(3)?，c=8.233(7)?，α=β=γ=90°、Z=2，單胞體積V=411.1(5)?³；該制備方法為單質(zhì)鋇、單質(zhì)銀、單質(zhì)硅和單質(zhì)硒在真空條件下的固相反應；本發(fā)明的化合物硒硅銀鋇及硒硅銀鋇中遠紅外非線性光學晶體的粉末XRD譜圖與理論值吻合；在2090 nm的激光照射下，顆粒度為55?88μm的BaAg₂SiSe₄倍頻效應是同等顆粒度下硫鎵銀（AgGaS₂）的2倍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外非線性光學晶體材料領(lǐng)域，具體涉及一種硒硅銀鋇和硒硅銀鋇中遠紅外非線性光學晶體及制備方法和用途。

背景技術(shù)

激光作為一種高強度、方向性好的相干單色光源廣泛的應用于科研、工業(yè)、交通、國防和醫(yī)療衛(wèi)生等相關(guān)領(lǐng)域。然而目前的各種激光器直接輸出的激光波段有限，從紫外波段到紅外波段尚存有激光空白波段。由于激光發(fā)生機理的特殊性，不可能為每一個波長都尋找到一種實用的激光介質(zhì)。所以利用非線性光學晶體進行變頻以獲得寬調(diào)諧的各種激光光源已成為激光技術(shù)發(fā)展的前沿課題。

非線性光學效應起源于激光與介質(zhì)的相互作用。當激光在具有非零二階極化率的介質(zhì)中傳播時，會產(chǎn)生倍頻、和頻、差頻、光參量放大等非線性光學效應。非線性光學晶體材料，根據(jù)其透過波段的范圍可將其分為三大類：一、紅外及中遠紅外非線性光學材料；二、可見光及近紅外波段非線性光學材料；三、紫外及深紫外波段非線性光學材料。目前主要的非線性光學材料有：KDP(KH₂PO₄)、BBO(β-BaB₂O₄)、LBO(LiB₃O₅)、AGS(AgGaS₂)等，但由于各種原因，尚未得到各波段均適用的各種非線性光學晶體。本發(fā)明的工作屬于可見光及中遠紅外非線性光學材料。該波段的非線性光學晶體材料具有廣泛的用途，如在制備激光制導、紅外遙感器、環(huán)境監(jiān)測器和紅外激光雷達等器件中的應用

紅外非線性光學晶體作為激光頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)的核心器件，是利用位相匹配技術(shù)實現(xiàn)對激光頻率變換從而輸出可調(diào)諧中遠紅外激光的一類單晶材料。由于兩個重要的大氣窗口（3－5 μm 和 8－14 μm）處于這個波段范圍內(nèi)，因此目前探索和發(fā)展紅外非線性光學晶體一般都需要保證在這兩個波段范圍內(nèi)具有高的透過能力。

現(xiàn)今實用的紅外非線性光學材料大多是ABC₂型的黃銅礦類，如AgGaS₂和ZnGeP₂等商業(yè)化的晶體。但是該類晶體存在一些嚴重的不足，其中較低的激光損傷閾值、對近紅外激光（如Nd:YAG 1064 nm）的雙光子吸收問題、嚴重的各向異性熱膨脹導致不易得到大尺寸高質(zhì)量單晶等，都嚴重限制了它們的實際應用。

目前國際上，雖然發(fā)現(xiàn)的一些氧化物非線性光學晶體已經(jīng)很好的解決了近紅外的頻率轉(zhuǎn)換問題，但是對于3－5 μm范圍的激光，很多氧化物晶體的晶格振動頻率與該波段的激光頻率相當，從而引起無輻射弛豫與激光發(fā)射的強烈競爭，會引起激光的高被動損耗，很難輸出4 μm以上的中遠紅外激光。因此目前探索有效的中遠紅外非線性光學晶體主要集中于非氧體系的鹵化物、硫化物或磷化物等。

發(fā)明內(nèi)容