[发明专利]硒稼铝钡化合物、硒稼铝钡非线性光学晶体及制法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种硒稼铝钡化合物、硒稼铝钡非线性光学晶体(硒稼铝钡单晶)及该硒稼铝钡单晶的制备方法和该硒稼铝钡单晶用于制作的非线性光学器件的用途。

背景技术

具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。这里非线性光学效应是指倍频、和频、差频、参量放大等效应。利用晶体的非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器，上、下频率转换器，光参量振荡器等非线性光学器件。激光器产生的激光可通过非线性光学器件进行频率转换，从而获得更多有用波长的激光，使激光器得到更广泛的应用。根据材料应用波段的不同，可以分为紫外光区、可见和近红外光区、以及中红外光区非线性光学材料三大类。可见光区和紫外光区的非线性光学晶体材料已经能满足实际应用的要求；如在二倍频(532nm)晶体中实用的主要有KTP(KTiOPO₄)、BBO(β-BaB₂O₄)、LBO(LiB₃O₅)晶体；在三倍频(355nm)晶体中实用的有BBO、LBO、CBO(CsB₃O₅)可供选择。而红外波段的非线性晶体发展比较慢；红外光区的材料大多是ABC₂型的黄铜矿结构半导体材料，如AgGaQ₂(Q＝S，Se，Te)，现有红外非线性晶体存在的问题包括光损伤阈值太低、晶体生长困难和对1μm左右的激光的双光子吸收等问题，直接影响了实际使用。红外波段非线性光学晶体在光电子领域有着重要的应用，例如它可以通过光参量振荡或光参量放大等手段将近红外波段的激光(如1.064μm)延伸到中远红外区；也可以对中红外光区的重要激光(如CO₂激光，10.6μm)进行倍频，这对于获得波长连续可调的激光具有重要意义。因此寻找优良性能的新型红外非线性光学晶体材料已成为当前非线性光学材料研究领域的难点和前沿方向之一。

发明内容

本发明目的在于提供一种硒稼铝钡化合物及制备方法，该硒稼铝钡化合物化学式为BaAl_xGa_4-xSe₇，其中0＜x＜4。

本发明另一目的在于提供一种硒稼铝钡非线性光学晶体及其制备方法，硒稼铝钡非线性光学晶体化学式为BaAl_xGa_4-xSe₇，其中0＜x＜4。

本发明再一目的在于提供该硒稼铝钡非线性光学晶体的用途。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的硒稼铝钡化合物，其化学式BaAl_xGa_4-xSe₇，其中0＜x＜4。

本发明提供的硒稼铝钡化合物的固相反应制备方法，其步骤如下：

将含Ba物质、含Al物质、含Ga物质和单质Se按照摩尔比Ba∶Al∶Ga∶Se＝1∶x∶(4-x)∶7的比例配料并混合均匀后，加热至800-950℃进行固相反应，得BaAl_xGa_4-xSe₇化合物，其中0＜x＜4；所述含Ba物质为单质钡或硒化钡；所述含Al物质为单质铝或三硒化二铝；所述含Ga物质为单质稼或三硒化二稼。

所述的固相反应步骤是：将上述含Ba物质、含Al物质、含Ga物质和单质Se配料研磨之后装入石英管中，对石英管抽真空至10^-3pa并进行熔化封装，放入马弗炉中，以10-50℃/小时的速率升温至800-950℃，恒温48-72小时，待冷却后取出样品；对取出的样品重新研磨混匀再置于石英管中抽真空至10^-3pa并进行再熔化封装，再放入马弗炉内升温至800-950℃烧结24-48小时；将样品取出，并捣碎研磨得粉末状硒稼铝钡化合物。

所述硒稼铝钡化合物可按下述化学反应式制备：

(1)Ba+xAl+(4-x)Ga+7Se＝BaAl_xGa_4-xSe₇；

(2)BaSe+xAl+(4-x)Ga+6Se＝BaAl_xGa_4-xSe₇；

(3)2Ba+xAl2Se3+(4-x)Ga₂Se₃+2Se＝2BaAl_xGa_4-xSe₇；