[发明专利]一种新型红外非线性晶体CsV2O5

说明书

技术领域：

本发明涉及光电子功能材料技术领域中的光学和人工晶体材料领域，尤其是涉及一种作为激光调制工作物质中的中远红外区非线性光学晶体材料。

背景技术：

非线性光学(NLO)功能晶体在激光调频高技术领域有很重要的应用，被广泛应用在新兴激光与光电子技术领域，如光纤通信、光存储、激光加工、激光医疗、激光武器、激光核聚变等技术领域。目前，从紫外到近红外波段已有优良的NLO晶体材料(磷酸二氢钾KDP、偏硼酸钡BBO、三硼酸锂LBO、磷酸钛氧钾KTP、铌酸锂LN、钽酸钾KT、铌酸锶钡BSN等)可供选择应用和开发。这些晶体的透光波段一般在2μm-5μm，不能作为中远红外的非线性光学晶体材料。在军事和医学上须要寻找一类能在中远红外波段实现倍频的非线性光学晶体材料。过去中远红外NLO晶体材料研究的化合物大多集中在半导体类型晶体(Te、CdSe、AgGaS₂、AgGaSe₂、Tl₃AsS₃等)，其特点是透过波段深入到红外区，非线性系数高。缺点是晶体的尺寸小，光学质量差，损伤阈值低，在3μm-5μm区吸收系数大(吸收系数在1-2cm^-2)，热导低，不能满足在4μm-6μm区间瓦级连续输出的需求。这些都限制了这类晶体的实际使用。这样探索有阴离子基团的化合物作为中远红外非线性晶体材料引起了人们广泛的重视。这类化合物晶体的特点是：晶体容易生长，光学质量好，损伤阈值高，但它们中大多在中远红外波段有较强的吸收。

副五族元素M(M＝V、Nb、Ta)的含氧酸或盐，因其阴离子基团都有较大的变形性和电子云分布的局域化，在光频电场下和直流电场下引起强的分子二次极化率而产生强的宏观非线性效应和电光效应。基于以上的原因，在铌(钽)酸盐中已研究出不少非线性系数大的晶体材料，如LiNbO₃、BaTaO₃等都是优良的非线性和电光晶体材料。在钒酸盐的化合物中也发现了有非线性光学效应的晶体材料。如LiVO₄(低温相)的非线性光学效应就与LiNbO₃相当。但他们的红外吸收都在5μm之下，不能作为中远红外的非线性光学晶体材料。苏根博等人发现K₃V₅O₁₄化合物的吸收边红移到10μm左右。透过率达到90％，可作为中远红外的非线性光学晶体材料。

发明内容：

本发明的目的就在于公开一种新的红外非线性光学晶体钒酸铯。钒酸铯晶体属于正交晶系，具有I_ma2空间群结构。属于非中心对称结构。晶体是同成分熔化，熔点在455℃，可能用熔融法生长晶体。

钒酸铯可有固相反应得到，合成的化学反应如下：

Cs₂CO₃+2V₂O₅→2CsV₂O₅+CO₂↑

所用的原料纯度及厂家如下：

  药品名  纯度  厂家  Cs₂CO₃  99.9％  江西奉新赣锋锂业有限公司  V₂O₅  99.9％  天津市薄迪化工有限公司

合成的条件如下：