[發明專利]一種Hg2GeSe4非線性光學晶體的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201810297506.1
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN109137081A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 姚吉勇;林哲帥;郭揚武;李壯
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B11/00;G02F1/355
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;張紅生

本發明公開了一種Hg₂GeSe₄非線性光學晶體的制備方法及其應用，所述Hg₂GeSe₄非線性光學晶體不具備有對稱中心，屬四方晶系，空間群為I₄^?，其晶胞參數為：α＝β＝γ＝90°，Z＝2。本發明還公開了利用高溫熔體自發結晶法和坩堝下降法來制備所述非線性光學晶體。本發明制備獲得的Hg₂GeSe₄非線性光學晶體可用于制作非線性光學器件。

技術領域

本發明屬于非線性光學晶體的制備領域，具體地，本發明涉及一種Hg₂GeSe₄的非線性光學晶體(Hg₂GeSe₄單晶)及該Hg₂GeSe₄單晶的制備方法和應用以及含有該Hg₂GeSe₄單晶的非線性光學器件。

背景技術

具有非線性光學效應的晶體稱為非線性光學晶體。這里非線性光學效應是指倍頻、和頻、差頻、參量放大等效應。只有不具有對稱中心的晶體才可能有非線性光學效應。利用晶體的非線性光學效應，可以制成二次諧波發生器，上、下頻率轉換器，光參量振蕩器等非線性光學器件。激光器產生的激光可通過非線性光學器件進行頻率轉換，從而獲得更多有用波長的激光，使激光器得到更廣泛的應用。根據材料應用波段的不同，可以分為紫外光區、可見和近紅外光區、以及中紅外光區非線性光學材料三大類。可見光區和紫外光區的非線性光學晶體材料已經能滿足實際應用的要求；如在二倍頻(532nm)晶體中實用的主要有KTP(KTiOPO₄)、BBO(β-SnB₂O₄)、LBO(LiB₃O₅)晶體；在三倍頻(355nm)晶體中實用的有BBO、LBO、CBO(CsB₃O₅)可供選擇。而紅外波段的非線性晶體發展比較慢；紅外光區的材料大多是ABC₂型的黃銅礦結構半導體材料，如AgGaQ₂(Q＝S、Se、Te)，紅外非線性晶體的光損傷閾值太低和晶體生長困難，直接影響了實際使用。中紅外波段非線性光學晶體在光電子領域有著重要的應用，例如它可以通過光參量振蕩或光參量放大等手段將近紅外波段的激光(如1.064μm)延伸到中紅外區；也可以對中紅外光區的重要激光(如CO₂激光，10.6μm)進行倍頻，這對于獲得波長連續可調的激光具有重要意義。因此尋找優良性能的新型紅外非線性光學晶體材料已成為當前非線性光學材料研究領域的難點和前沿方向之一。

發明內容

本發明目的在于提供一種Hg₂GeSe₄非線性光學晶體的制備方法，本發明的另一目的在于提供Hg₂GeSe₄非線性光學晶體的用途。

本發明提供了一種Hg₂GeSe₄非線性光學晶體，所述Hg₂GeSe₄非線性光學晶體不具備有對稱中心，屬四方晶系，空間群為I₄^-，其晶胞參數為：α＝β＝γ＝90°，Z＝2。

本發明還提供了一種制備所述Hg₂GeSe₄非線性光學晶體的方法，該方法通過高溫熔體自發結晶法生長Hg₂GeSe₄非線性光學晶體，包括以下步驟：

將具有組成等同于Hg₂GeSe₄的混合物或粉末狀的Hg₂GeSe₄化合物加熱至熔化得高溫熔液并保持24-96小時后，以1-10℃/小時的降溫速率降溫至室溫，得到Hg₂GeSe₄晶體。