[發明專利]一種聚二氟磷腈的應用

有效

• 申請號: 201811147286.0
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109613785B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 康雷;黃兵;張馨元;林哲帥
• 申請（專利權）人: 北京計算科學研究中心
• 主分類號: G02F1/361
• 分類號: G02F1/361;C30B29/54
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種雙氟磷腈晶體作為非線性光學材料在制備非線性光學器件中的應用，結果表明，本發明提供的雙氟磷腈晶體作為非線性光學材料，它的倍頻系數約為KBe₂BO₃F₂(KBBF)晶體的1?2倍。它的紫外吸收邊小于150納米。它的光學雙折射率大于0.10。它的最短相位匹配倍頻輸出波長小于150納米，可以實現177.3納米和193.7納米的深紫外相干光倍頻輸出，輸出能量可以達到瓦級。可見，雙氟磷腈(PNF₂)具有良好的二階非線性光學效應，可作為良好的深紫外非線性光學材料、深紫外光導材料和深紫外雙折射材料，并能夠在各種非線性光學領域中得到廣泛應用，尤其是在深紫外波段的非線性光學應用。

技術領域

本發明涉及光學材料領域，尤其涉及一種非線性光學材料聚二氟磷腈及其制備方法和用途。

背景技術

非線性光學材料是全固態激光技術的重要元件，可以通過頻率轉換的方式很好地擴展激光輸出的光譜范圍，使其能夠跨越從深紫外到中紅外乃至太赫茲的廣闊區域，從而在國防、航天、軍事及工業生產等各個方面都具有很大的應用潛力。迄今為止，商業實用的非線性光學材料已經覆蓋了從紫外、可見到近紅外(0.2-2微米)的光譜區域。

深紫外非線性光學材料在深紫外全固態激光技術的實際應用中具有十分重要的作用。它通過多次倍頻的方式，可以將實用激光器特定的波長激光(比如1064納米的Nd:YAG激光器)，轉化成深紫外光譜區域(小于200納米)的諧波光。迄今為止，還沒有性能優異的深紫外非線性光學材料被實用化。

在深紫外波段，氟代硼鈹酸鉀(KBe₂BO₃F₂,KBBF)展現了很好的深紫外諧波輸出能力，其通過六倍頻的方式成功將實用的Nd:YAG激光器的1064納米的近紅外激光轉化為177.3納米的深紫外激光，功率可達200毫瓦，對深紫外全固態激光技術的發展和基礎科學技術的研究產生了巨大的推動作用。KBBF晶體的結構是一層一層堆疊起來的，層與層之間鑲嵌著K⁺陽離子，層與層之間的相互作用屬于離子相互作用，沒有方向性，因此層間容易出現滑移；同時，層與層之間距離較大，層間沿著垂直于層的方向相互作用較弱，因此層間結合不牢固，層狀習性嚴重，難以生長出厚度較大的塊體材料，迄今為止厚度超過4毫米且光學質量較高的晶體材料未見報道。其晶體結構見圖2，圖2為KBBF的晶體結構。

盡管目前還有很多新的非線性光學材料被合成和發現，然而它們大都無法實現深紫外區域的相位匹配，因此無法實現有效的深紫外倍頻輸出，而且在性能上也并未超過KBBF。

發明內容

有鑒于此，本發明所要解決的技術問題在于提供了一種聚二氟磷腈在深紫外區域的非線性光學應用，本發明提供的聚二氟磷腈晶體作為非線性光學材料，其最短相位匹配倍頻輸出波長小于150納米，可以實現177.3納米和193.7納米的深紫外相干光輸出，且倍頻效應較大，輸出能量可以達到瓦級。

本發明提供了一種聚二氟磷腈晶體作為非線性光學材料在制備非線性光學器件中的應用。

優選的，所述聚二氟磷腈晶體為正交晶系。

優選的，所述聚二氟磷腈晶體的空間群為CmC2₁，晶胞參數為α＝β＝γ＝90°，z＝2，單胞體積為

優選的，所述非線性光學器件為激光頻率轉換器件。

優選的，所述激光頻率轉換器件為倍頻激光頻率轉換器件、三倍頻激光頻率轉換器件、四倍頻激光頻率轉換器件、五倍頻激光頻率轉換器件或六倍頻激光頻率轉換器件。

優選的，所述激光頻率轉換器件為紫外和深紫外區的諧波發生器或紫外和深紫外區的光參量器件。