非線性光學(xué)晶體及其制法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[000。 本發(fā)明設(shè)及一種CsNeiM評(píng)207化合物、CsNaM評(píng)207非線性光學(xué)晶體、Cs化MgP207晶體 的制備方法和CsNaMgPs化晶體用于制作非線性光學(xué)器件的用途。 技術(shù)背景
[0002] 晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)是指運(yùn)樣一種效應(yīng)：當(dāng)一束具有某種偏振方向的激光按一 定方向通過(guò)一塊非線性光學(xué)晶體時(shí)，該光束的頻率將發(fā)生變化。具有非線性光學(xué)效應(yīng)的晶 體稱為非線性光學(xué)晶體。利用晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)，可W制成二次諧波發(fā)生器和上、下頻 率轉(zhuǎn)換器W及光參量振蕩器等非線性光學(xué)器件。利用非線性光學(xué)晶體進(jìn)行頻率變換的全固 態(tài)激光器是未來(lái)激光器的一個(gè)發(fā)展方向，而其關(guān)鍵在于獲得優(yōu)秀的非線性光學(xué)晶體。
[0003] 目前，應(yīng)用于紫外和深紫外波段的非線性光學(xué)晶體都是棚酸鹽，主要有e-BaB2化 (88〇)、^83〇5化8〇)、〔3^86〇10(化8〇)和1(28628〇3。2化88。）等，但它們都存在各自的不足之 處。例如，LB0和CB0的雙折射率都比較小，不能實(shí)現(xiàn)1064nm波長(zhǎng)激光的四倍頻輸出；BB0的雙 折射率偏大，用于l〇64nm波長(zhǎng)激光的四倍頻輸出時(shí)存在光折變效應(yīng)，限制了其輸出功率和 光束質(zhì)量;而CLB0極易潮解，難W實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用;邸BF則由于其嚴(yán)重的層狀生長(zhǎng)習(xí)性導(dǎo)致 其難W獲得C向厚度大的晶體。因此，探索綜合性能優(yōu)異的新型紫外非線性光學(xué)晶體仍然是 迫切而必要的。
[0004] 盡管目前廣泛應(yīng)用的兩種非線性光學(xué)晶體K也P〇4化DP)和KTiOP〇4化TP)是憐酸鹽， 但是運(yùn)兩種晶體由于透過(guò)范圍的限制并不適合于紫外和深紫外激光輸出。最近，研究者們 報(bào)道了兩種新型憐酸鹽非線性光學(xué)晶體Ba3P3〇i〇X(X = Cl，Br)(參見(jiàn)《J.Am.Chem.Soc.》，Vol 136,480-487,2014)。運(yùn)兩種晶體紫外吸收截止邊達(dá)到深紫外區(qū)，粉末倍頻效應(yīng)分別約為 KDP的0.6和0.5倍，并且在1064nm和532皿處相位匹配。運(yùn)一研究成果表明憐酸鹽作為紫外 深紫外非線性光學(xué)材料很有希望的。不過(guò)遺憾的是，Ba3P3化〇X(X = Cl，Br)的粉末倍頻效應(yīng) 比較小，運(yùn)對(duì)其應(yīng)用不利。因此，本發(fā)明人在大量探索的基礎(chǔ)上，作出了本發(fā)明。所發(fā)明的該 CsNaMgPs化晶體具有更大的非線性光學(xué)效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的之一在于提供一種化學(xué)式為CsfeM評(píng)2化的化合物。
[0006] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種CsNaM評(píng)2〇7化合物的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種CsNaM評(píng)2〇7非線性光學(xué)晶體。
[000引本發(fā)明的目的之一在于提供CsNeiM評(píng)2化晶體的制備方法。
[0009] 本發(fā)明的目的之一在于提供CsNaM評(píng)2〇7非線性光學(xué)晶體的用途。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
[00川 （1 )CsNaM評(píng)207化合物，所述的CsNaMgP2化化合物的化學(xué)式為CsNaM評(píng)207。
[001引（2)-種CsNaMgP207化合物的制備方法，采用固相反應(yīng)法制備，所述固相反應(yīng)法包 括如下步驟：
[0013]將含Cs化合物、含化化合物、含Mg化合物和含P化合物W化學(xué)計(jì)量比均勻混合后， W大于0且不大于200°C/小時(shí)的速率升溫到400-500°C，然后保溫?zé)Y(jié)24小時(shí)W上，接著降 至室溫后取出研磨均勻，再W大于0且不大于200°C/小時(shí)的速率升溫到600-800°C燒結(jié)24小 時(shí)W上，中途取出研磨1次W上，即得純相的CsNaMgP2化化合物。
[0014 ] W下是幾個(gè)典型的可W得到CsNaMgP2〇7化合物的反應(yīng)：
[001 引（a)Cs2C03+Na2C03+2MgO+4NH4 出 P04=2CsNeiM 評(píng)207+2C02T+6 出 0T+4畑3下
[0016] (b)Cs2C〇3 巧 Na 肥 〇3+2MgO+4(NH4)2HP〇4 = 2CsNaM 評(píng) 2〇7 巧出 〇?+30)2?+8ΝΗ3?+〇2Τ
[0017] (c)3CsN〇3+3NaOH+3MgO+6NH4 出 P〇4=3CsNaM評(píng)2〇7+1 細(xì) 2〇?+ΝΗ3?+4化 Τ。
[001引（3)-種CsNaMgP207非線性光學(xué)晶體，該晶體不含對(duì)稱中屯、，屬于正交晶系Cmc2i空 間群，晶胞參數(shù)為島二度. 2361 巧)A，A二 14. 9642 (9) A, C二 9. 7002 巧)Λ, F= 760. 0(1)A:，， Z = 40
[0019] (4) 一種制備CsNaMgP2〇7非線性光學(xué)晶體的方法，采用烙體法生長(zhǎng)所述的 CsNaMgP2〇7非線性光學(xué)晶體。
[0020] (5)所述的烙體法包括如下步驟：
[0021 ] 在相蝸內(nèi)放入CsNaM評(píng)2〇7化合物原料，接著將盛有Cs化MgP2化化合物原料的相蝸 置于晶體生長(zhǎng)爐中，升溫到900°CW上，保溫12小時(shí)W上，然后緩慢降溫，在高溫烙體表面或 烙體中生長(zhǎng)晶體；
[0022] 所述生長(zhǎng)晶體的條件為是降溫速率:0.2~5°C/天，優(yōu)選0.2~1°C/天;轉(zhuǎn)速:0~50 轉(zhuǎn)/分，優(yōu)選10~40轉(zhuǎn)/分;旋轉(zhuǎn)方向：?jiǎn)蜗蛐D(zhuǎn)或雙向旋轉(zhuǎn);待晶體生長(zhǎng)到所需尺度后，提升 巧晶桿，使晶體脫離液面，W5-50°C/小時(shí)的速率降溫至室溫，即得CsNaM評(píng)2〇7非線性光學(xué)晶 體。
[0023] (6)所述含〔3化合物選自碳酸飽(〔32〇)3)或者硝酸飽(〔3^)3);所述含化化合物選 自碳酸鋼(Na2C〇3)、氨氧化鋼(ΡΜ)Η)或碳酸氨鋼(Na肥03);所述含Mg化合物選自MgO;所述含 P化合物選自畑祖2P〇4或(畑4) 2冊(cè)〇4。
[0024] (7)采用上述方法可獲得尺寸為厘米級(jí)的CsrfeM評(píng)2〇7單晶體;使用大尺寸相蝸，并 延長(zhǎng)生長(zhǎng)期，則可獲得相應(yīng)較大尺寸的晶體。
[0025] (8)晶體后處理及光學(xué)加工方法如下：晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，提升巧晶桿，使晶體脫離 液面，仍將晶體留在爐子中退火，W5-50°C/小時(shí)的速率降溫至室溫，優(yōu)選降溫速率10-30 °C/小時(shí)；根據(jù)晶體的結(jié)晶學(xué)數(shù)據(jù)，將晶體毛巧定向，按所需角度、截面尺寸和厚度切割晶 體，將晶體通光面拋光，即可作為非線性光學(xué)器件使用。
[0026] (9)本發(fā)明的CsNaM評(píng)2〇7非線性光學(xué)晶體的用途，包括作為非線性光學(xué)器件使用。
[0027] 優(yōu)選地，所制備的非線性光學(xué)器件包含將至少一束入射電磁福射通過(guò)至少一塊 CsNaMgPs化非線性光學(xué)晶體后，產(chǎn)生至少一束頻率不同于入射電磁福射的輸出福射的裝置。
[0028] 該CsNaMgPs化非線性光學(xué)晶體具有物理化學(xué)性能穩(wěn)定、硬度適中、機(jī)械性能好、不 易碎裂、易于加工等優(yōu)點(diǎn);所W該發(fā)明還進(jìn)一步提供CsNaMgPs化非線性光學(xué)晶體的用途，其 為該CsNaMgPs化非線性光學(xué)晶體用于制備非線性光學(xué)器件。
[0029] 本發(fā)明的CsNaM評(píng)2〇7化合物、該化合物的非線性光學(xué)晶體及其制備方法和用途有 如下有益效果：
[0030] (1)在該CsfeM評(píng)2〇7非線性光學(xué)晶體的生長(zhǎng)中晶體易長(zhǎng)大且透明無(wú)包裹體，具有生 長(zhǎng)速度較快、成本低、易于獲得較大尺寸晶體等優(yōu)點(diǎn)；
[0031] (2)所獲得的CsrfeM評(píng)2〇7非線性光學(xué)晶體具有較短的紫外吸收截止邊、較大的非線 性光學(xué)效應(yīng)、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、機(jī)械性能好、易于加工等優(yōu)點(diǎn)；
[0032] (3)該CsNeiM評(píng)2〇7非線性光學(xué)晶體可用于制作非線性光學(xué)器件；
[0033] (4)本發(fā)明非線性光學(xué)晶體制作的非線性光學(xué)器件可用于若干軍事和民用高科技 領(lǐng)域中，例如激光致盲武器、光盤(pán)記錄、激光投影電視、光計(jì)算和光纖通訊等。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1是用CsNaM評(píng)2〇7晶體制成的一種典型的非線性光學(xué)器件的工作原理圖，其中1 是激光器，2是入射激光束，3是經(jīng)晶體后處理和光學(xué)加工的CsNaM評(píng)地7晶體，4是所產(chǎn)生的激 光束，5是濾光片。
[003引圖2為本發(fā)明的CsNaM評(píng)207多晶粉末X射線衍射圖譜與基于CsNaM評(píng)207晶體結(jié)構(gòu)模 擬的X射線衍射圖譜。
[0036] 圖3為本發(fā)明的CsNaM評(píng)2〇7晶體結(jié)構(gòu)圖。
[0037] 圖4是采用實(shí)施例4的方法制備的CsNaMgP2〇7非線性光學(xué)晶體的圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，下述實(shí)施例不 是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上做出的改進(jìn)和變化都在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
[0039] 實(shí)施例1-3是關(guān)于粉末狀CsNeiM評(píng)地7化合物的制備。
[0040] 實(shí)施例1
[0041] 采用固相反應(yīng)法，反應(yīng)方程式如下：
[0042] (a)Cs2C〇3+Na2C〇3+2MgO+4NH4 出 P〇4=2CsNaM 評(píng)207+4C02T+6 出 0T+4畑3T
[0043] 上述Ξ種試劑投料量：Cs2C〇3l6.29克（0.05mol)、化2C035.30克（0.05mol)、MgO 4.03克（0.1111〇1)、畑祖2?0423.01克（0.2111〇1)。
[0044] 具體操作步驟是：按上述劑量分別稱取試劑，將它們放入研鉢中，混合并研磨均 勻，然后裝入剛玉陶瓷相蝸中，將其壓實(shí)，放入馬弗爐中，W20°C/小時(shí)的速率升溫到400°C， 然后保溫?zé)Y(jié)24小時(shí)，接著降至室溫后取出研磨均勻