[發(fā)明專利]硫錫錳鍶化合物、硫錫錳鍶非線性光學(xué)晶體及制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910008774.1
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN109652860B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅大江;吳遠(yuǎn)東;操汪柱;劉闖
• 申請（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G02F1/355
• 分類號: G02F1/355;C30B29/46;C30B11/00;C01G45/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

本發(fā)明涉及一種硫錫錳鍶化合物、硫錫錳鍶非線性光學(xué)晶體及制備方法和應(yīng)用，該硫錫錳鍶化合物的化學(xué)式為Sr₃MnSn₂S₈，通過高溫固相法制備，相應(yīng)的硫錫錳鍶非線性光學(xué)晶體采用高溫熔體自發(fā)結(jié)晶法生長制得。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明得到的非線性光學(xué)晶體具有晶體品質(zhì)良好，透明度高，生長成本低，過程簡單，易獲得大尺寸晶體等優(yōu)點；高溫法生長得到的硫錫錳鍶非線性光學(xué)晶體具有較強(qiáng)的硬度，良好的機(jī)械性能，易加工，不易破裂，在空氣中很穩(wěn)定，具有較寬的透過波段，本發(fā)明的硫錫錳鍶非線性光學(xué)晶體可用于制作非線性光學(xué)器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非線性光學(xué)晶體材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Sr₃MnSn₂S₈化合物、Sr₃MnSn₂S₈非線性光學(xué)晶體及制備方法和應(yīng)用，尤其涉及一種Sr₃MnSn₂S₈化合物、Sr₃MnSn₂S₈非線性光學(xué)晶體、非線性光學(xué)晶體材料Sr₃MnSn₂S₈的合成與制備方法以及其單晶用于制作非線性光學(xué)器件的應(yīng)用。

背景技術(shù)

波長范圍在3-20μm的中遠(yuǎn)紅外相干光源，尤其是處于3-5μm和8-12μm“大氣窗口”紅外可調(diào)諧激光在軍事和民用方面都有非常重要的應(yīng)用。比如，在軍事上，可以用于激光制導(dǎo)、紅外激光通訊、激光定向紅外干擾、激光瞄準(zhǔn)、紅外遙感、紅外激光雷達(dá)等；民用領(lǐng)域，紅外激光可以用于環(huán)境監(jiān)測(如：測探環(huán)境中痕量有毒或者污染氣體)、毒品探測與稽查、保安報警器材以及生物和醫(yī)藥方面。

鑒于中遠(yuǎn)紅外激光光源在軍事和民用方面具有廣泛且重要的應(yīng)用，很多國家包括美國、俄羅斯、法國和中國等都投入了大量的人力物力進(jìn)行研究，使之成為研究熱點之一。目前，獲得紅外激光輸出主要有兩種方法：一是開發(fā)新型激光晶體以實現(xiàn)新的波長的激光輸出；二是使用非線性光學(xué)的方法，即利用紅外非線性光學(xué)晶體材料，通過光學(xué)參量震蕩(OPO)、倍頻(SHG)或者差頻(DFG)等非線性頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)，對已有的成熟的激光光源進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換從而得到新的中遠(yuǎn)紅外波段激光輸出。傳統(tǒng)的獲得紅外可調(diào)諧激光光源的主要方法為第二種方法，其具有可調(diào)諧范圍寬，激光器結(jié)構(gòu)緊湊、全固態(tài)化，可實現(xiàn)大功率、窄線寬激光輸出等優(yōu)勢，而該方法的核心部件就是紅外非線性光學(xué)晶體。

目前，主要的紅外非線性光學(xué)晶體有AgGaS₂、AgGaSe₂、ZnGeP₂、CdGeAs₂和GaSe等晶體。但是它們都存在各自的問題，從而限制了它們的應(yīng)用。比如，AgGaS₂晶體熱導(dǎo)率小，激光損傷閾值低，限制了其功率輸出；AgGaSe₂晶體激光損傷閾值低，并且在1μm雙折射比較小，不能實現(xiàn)相位匹配；ZnGeP₂晶體存在嚴(yán)重的雙光子吸收，只能使用2μm或者波長更長的光源泵浦，而目前缺少類似波長且技術(shù)成熟的高功率泵浦源；CdGeAs₂晶體難于生長，而且Cd和As都是劇毒元素；GaSe晶體具有嚴(yán)重的層狀生長習(xí)性難于生長出高質(zhì)量的單晶，并且其莫氏硬度約等于零，機(jī)械加工性能差。因此，關(guān)于紅外非線性光學(xué)晶體的進(jìn)一步深入研究已成為當(dāng)前非線性光學(xué)材料研究領(lǐng)域的熱點和前沿方向之一。

中紅外波段晶體材料的主要應(yīng)用：中紅外激光由于其獨有的特性在激光遙感、激光制導(dǎo)、激光探測方面有很重要的應(yīng)用。而中紅外激光的獲得一般有兩種方法：一種是利用中紅外波段的非線性光學(xué)晶體將常用的近紅外激光通過差頻或光參量振蕩的方法變?yōu)樗钁?yīng)用波段的中紅外激光，第二種是利用中紅外波段的非線性光學(xué)晶體將CO₂激光器產(chǎn)生的10.6μm激光通過倍頻或和頻的方法變?yōu)樗钁?yīng)用波段的中紅外激光。不管是哪一種方法都要用到中紅外波段非線性光學(xué)晶體。