[发明专利]非线性光学晶体碘酸钒铊

说明书

技术领域

本发明属于非线性光学材料及其合成。

背景技术

非线性光学晶体，具有倍频效应(SHG)，在激光频率转换、电光调制、光折变信息处理等高科技领域有着重要应用价值。非线性光学晶体以其优良的性质得到了广泛的关注。非线性光学材料在现代科学技术中，特别是若干军事和民用高科技领域中，例如潜艇深水通讯、激光致盲武器、海洋鱼群探测、光盘记录、彩色激光打印、激光投影电视、光计算和光纤通讯等，都有一系列重要应用。目前实际应用的非线性光学晶体包括KH₂PO₄ (KDP), KTiOPO₄ (KTP), LiNbO₃ (LNO)， BaTiO₃(BTO)，α-LiIO₃, α-HIO₃, KIO₃等。随着激光技术的发展和可调谐激光器的出现，非线性光学器件发展迅速，激光倍频、混频、参量振荡与放大；电光调制、偏转、Q开关和光折变器件等相继出现。以上的这些研究与应用，对非线性光学材料提出了更多更高的物理、化学性能的要求，也促进了非线性光学材料的迅速发展。

设计非线性光学材料的关键是如何诱导无心结构的形成及如何增加化合物的极化率， 这是非线性光学材料设计与合成的难题。目前认为能产生无心结构的基团主要包括B-O、P-O及Ge-O键, 含孤对电子的离子如I(V)如IO₃^-、Se(IV)、Bi(III)、Pb(II)、Te(IV)等及畸变八面体配位的d⁰电子构型的过渡金属离子如Ti(IV)、V(V)、Nb(V)、Ta(V)、Mo(VI)、W(VI)等。目前含单一非线性光学活性基团的体系已被研究得较详细。研究表明采用复合的方法即将两种或更多种非线性光学活性基团复合到同一化合物中, 利用其协同效应增大获得无心结构的几率并提高其二阶非线性光学系数是一条合成新型二阶非线性光学材料的有效途径。我们将畸变八面体配位的V(V)阳离子引入到铊的碘酸盐化合物中，借助IO₃和VO₆两种极性基团的协同极化作用从而得到了性能优越的新型非线性光学材料。有关这方面的研究尚无文献报道。

发明内容

本发明的目的在于制备一种非线性光学晶体碘酸钒铊。

非线性光学晶体碘酸钒铊，其化学式为Tl(VO₂)₂(IO₃)₃，分子量为：894.97, 属正交晶系，空间群Ima2，单胞参数为a = 14.1143(17) ?, b＝10.2116(12) ?，c = 8.0319(9) ?，α=β=γ= 90°，V = 1157.6(2) ?³，Z = 4。碘酸钒铊的结构为由VO₆八面体共顶点相互连接而成的一维链状结构， IO₃ 基团附着在一维链的两侧,而Tl⁺ 离子则镶嵌在链与链之间的空隙中。

碘酸钒铊以水热法合成：将TlI, V₂O₃, I₂O₅和H₂O装入23 ml的水热反应内衬中，密封后装入水热反应釜。在箱式电阻炉中于200 ℃反应数天，即可得到黄色透明片状晶体。

非线性光学测量表明, 碘酸钒铊(Tl(VO₂)₂(IO₃)₃)具有优良的非线性光学性能, 在2000 nm激光照射下输出非常强的波长1000 nm的光, 其粉末SHG系数与KTP相当。预期在激光频率转换、电光调制、光折变信息处理等高科技领域有着重要应用价值。此类非线性光学材料在现代科学技术中，特别是若干军事和民用高科技领域中，例如潜艇深水通讯、激光致盲武器、海洋鱼群探测、光盘记录、彩色激光打印、激光投影电视、光计算和光纤通讯等，都有一系列重要应用。

具体实施方式

实例1：TlI (165.6 mg,0.5 mmol), V₂O₃ (18.7 mg,0.125 mmol), I₂O₅(668 mg, 2 mmol)与H₂O(2 ml)装入水热反应釜中混合均匀，密封，置于箱式电阻炉中，经过400 min从30 ℃升温到200 ℃，恒温反应四天，最后以3 ℃每小时降至30 ℃，可得到黄色透明片状晶体。