[發明專利]一種非線性光學材料二氯鎘二釩酸二銫及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910175276.6
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109853029B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 李艷軍;李軒科;董志軍;叢野;張江;袁觀明;崔正威
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C30B1/10
• 分類號: C30B1/10;C30B29/10;G02F1/355
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 蘇敏

本發明公開了一種非線性光學材料二氯鎘二釩酸二銫，其分子式為Cs₂CdV₂O₆Cl₂，晶體為單斜晶系，空間群為Cm(No.8)，主要晶體學參數為α＝γ＝90.00°，β＝90.404(2)°，Z＝2和該材料有較大的可相位匹配的二階非線性光學系數；在紫外、可見光區和紅外光區有較寬的透光窗口；具有良好的熱穩定性；其合成方法：分別將含銫元素、鎘元素、釩元素和氯元素的原料，加入到研缽中研磨，混合均勻，轉移至坩堝中，置于程序升溫的馬弗爐中，保溫反應，緩慢降溫至室溫，即可得到淡黃色透明的晶體。本發明具有操作簡單、實驗條件溫和、產品純度高；可利用簡單的固相合成法得到化合物的晶體等優點；該晶體材料能廣泛應用于光學等領域。

技術領域

本發明涉及一種非線性光學材料二氯鎘二釩酸二銫及其制備方法與應用，屬于無機化學領域，也屬于材料科學領域和光學領域。

背景技術

利用具有非中心對稱結構晶體的二階非線性光學效應，可以制成二次諧波發生器、頻率轉換器、光學參量振蕩器等非線性光學器件，在許多領域，如激光技術、信息技術和國防軍事等方面，都有著重要的應用價值。無機非線性光學材料在二階非線性光學材料的實用化研究中居主導地位。依據透光波段和適用范圍來劃分，無機非線性光學晶體材料可分為紫外光區非線性光學晶體材料、可見光區非線性光學晶體材料以及紅外非線性光學晶體材料。現有的性能優良的無機非線性光學晶體材料如：BBO(β-偏硼酸鋇)、LBO(硼酸鋰)、KDP(磷酸二氫鉀)、KTP(磷酸鈦氧鉀)、LN(鈮酸鋰)、AgGaS₂(硫鎵銀)、AgGaSe₂(硒鎵銀)和ZnGeP₂(磷鍺鋅)等晶體，可適用于紫外、可見光和紅外波段的范圍。對這些晶體的研究與應用，對非線性材料提出了更多更高的物理與化學性能的要求，比如需要更寬的透光波段范圍、更大的非線性光學系數、更高的激光損傷閾值、更容易生長高質量的大晶體等，同時也促進了非線性光學材料的高速發展。非線性光學材料在國民經濟、國防軍事等領域有著重要的價值，如實現連續可調的分子光譜，拓寬激光輻射波長的范圍，開辟新的激光光源等。二階非線性光學晶體材料必須具有非中心對稱的結構，因而研究新型非中心對稱的晶體材料已成為當前非線性光學材料研究領域的一個重要課題。

發明內容

本發明為解決上述技術問題提供一種透光波段較寬，二階非線性光學系數較大，能夠實現相位匹配，容易制備且穩定性較好的非線性光學材料二氯鎘二釩酸二銫及其制備方法與應用。

實現上述目的的技術方案如下：

一種非線性光學材料二氯鎘二釩酸二銫，其分子式為Cs₂CdV₂O₆Cl₂。

上述方案中，該晶體學參數如下：單斜晶系，Cm空間群，α＝γ＝90.00°，β＝90.404(2)°，Z＝2和

上述方案中，該材料的粉末倍頻效應為磷酸二氫鉀的7倍，且能實現相位匹配；透光范圍是0.413～10.4微米。

所述的非線性光學材料二氯鎘二釩酸二銫的制備方法，采用固相合成法制備，將含銫元素、鎘元素、釩元素和氯元素的原料混合物，置于400～700攝氏度晶化溫度下晶化得到；所述原料混合物中，銫元素、鎘元素、釩元素和氯元素的摩爾比例數為：Cs:Cd:V:Cl＝1～10mol：0.5～2mol：1～10mol：0.5～5mol。優選地，Cs:Cd:V:Cl＝6mol：1mol：5mol：3mol。

上述方案中，所述晶化溫度在400～700攝氏度，晶化時間不少于12小時。優選地，所述晶化溫度為550攝氏度，晶化時間為72小時。

上述方案中，所述的原料混合物中，銫元素來自于含銫的化合物，所述含銫化合物為碳酸銫、硝酸銫、氧化銫、氯化銫或氯化銫中的至少一種。進一步優選地，所述銫鹽為碳酸銫。