[發明專利]化合物氟碘酸銫和氟碘酸銫非線性光學晶體及制備方法和用途

在審

• 申請號: 201810057734.1
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108456920A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 潘世烈;張敏;吐沙姑·阿不都吾甫
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B7/10;G02F1/355
• 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

本發明涉及一種化合物氟碘酸銫和氟碘酸銫非線性光學晶體及制備方法和用途，該化合物的化學式為CsIO₂F₂，分子量為329.81，采用水熱法制備，該晶體的化學式為CsIO₂F₂，分子量為329.81，屬于正交晶系，空間群為Pca2₁，晶胞參數為a=8.781(3)?，b=6.3771(18)?，c=8.868(3)?；α=90°，β=90°，γ=90°，V=496.6(2)?³，紫外透過截止邊為272 nm，紅外透過截止邊為12μm，帶隙為4.5 eV，激光損傷閾值為AgGaS₂的20倍。非線性光學效應約為KDP的3.5倍。該晶體具有操作簡單，成本低，無毒性，生長周期短，物化性質穩定等優點，在倍頻轉換、光參量振蕩器等非線性光學器件中可以得到廣泛應用。

技術領域

本發明涉及一種無機碘酸鹽非線性光學晶體，氟碘酸銫屬于無機化學領域，也屬于晶體學領域、材料科學領域和光學領域。

背景技術

非線性光學晶體材料科學是一門在晶體材料基礎上發展起來的新興學科，它具有多學科交叉的性質，并與激光技術的發展有著密切的聯系。非線性光學晶體具有倍頻效應(SHG)，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。非線性光學晶體是固體激光技術、紅外技術、光通訊技術與信號處理技術等領域發展的重要支柱，在科研、工業、交通、國防和醫療衛生等方面發揮著越來越重要的作用。

非線性光學晶體是當前應用最廣的激光變頻晶體，我們運用晶體的倍頻、混頻效應和可調諧光參量振蕩器，可輸出強的相干光，也是得到激光光源的重要方式。同時通過此種途徑我們也有效地填補了各種激光器件發射光譜的一些空白譜區，甚至可以把波長范圍擴展到紫外區去。因此，在探索新型變頻晶體并實現激光波長的高效率轉換成為激光領域一直關注的熱點。經過幾十年來各國科學家的努力，相繼發現了大量具有優良性能的非線性光學晶體晶體材料和器件，也同時促進了激光技術在不同領域的應用，如：KH₂PO₄(KDP)，KTiOPO₄(KTP),LiB₃O₅(LBO),β-BaB₂O₄(BBO),KBe₂BO₃F₂(KBBF),a-LiIO₃與KIO₃等，但是因各種原因，尚未得到各波段均適用的非線性光學晶體材料，因此各國科學家仍舊在極力關注著各類新型非線性光學晶體的探索和研究。然而金屬碘酸鹽晶體因具有較強的倍頻效應、較寬的透過波段、較高的熱穩定性和光學損傷閾值在二階非線性光學晶體材料領域占有非常重要的地位。

氟碘酸銫(CsIO₂F₂)晶體是一種新型的非線性光學晶體材料，本發明通過研究，生長出了較大尺寸、高光學質量的氟碘酸銫晶體。經測試表明：該晶體的二階非線性光學系數相當于3.5倍KDP，紫外透過截止邊為272nm，紅外透過截止邊為12μm。而且該晶體的其它物理化學、熱及機械性能均較為理想。需要注意的是，CsIO₂F₂是在CsIO₃中引入了F離子獲得的新化合物。由于F^-離子大的電負性提高了材料的帶隙，由4.2eV增加到4.5eV，并明顯增大了激光損傷閾值(激光損傷閾值由15倍AgGaS₂增大到20倍AgGaS₂)。因此，氟碘酸銫晶體有望作為一種新型的非線性光學晶體材料，獲得較高效率的相應的變頻激光輸出，從而獲得實際應用。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種化合物氟碘酸，該化合物的化學式為CsIO₂F₂，分子量為329.81，采用水熱法制備氟碘酸銫化合物。