[发明专利]非线性光学晶体碘酸铋铷及其制备方法和应用

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种无机晶体化合物及其制备方法和应用，属于无机化学领域，也属于材料科学领域和光学领域。

背景技术

非线性光学效应起源于激光与介质的相互作用。当激光在具有非零二阶极化率的介质中传播时，会产生倍频、和频、差频、光参量放大等非线性光学效应。利用晶体的二阶非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器、频率转换器、光学参量振荡器等非线性光学器件，在激光技术、大气监测和国防军事等众多领域，都有着重要的应用价值。无机非线性光学材料在二阶非线性光学材料的实用化研究中居主导地位。依据透光波段和适用范围，无机二阶非线性光学晶体材料可分为紫外光区非线性光学材料、可见光区非线性光学材料和红外光区非线性光学材料。目前已投入实用的紫外及可见光区的无机非线性光学材料有β-偏硼酸钡（BBO）、硼酸锂（LBO）、磷酸二氢钾（KDP）、磷酸钛氧钾（KTP）等，基本可以满足大多数实用的要求。但对于红外非线性光学材料来讲，离实用还有差距。原因在于现有的红外二阶非线性光学晶体材料，如AgGaS₂、AgGaSe₂和ZnGeP₂等晶体，虽然具有很大的二阶非线性光学系数，在红外光区也有很宽的透过范围，但合成条件苛刻，不容易生长光学质量高的大单晶，特别是损伤阈值较低，因而不能满足二阶非线性光学晶体材料的实用化要求。而实现红外激光的频率转换又在国民经济、国防军事等领域有着重要的价值，如实现连续可调的分子光谱，拓宽激光辐射波长的范围，开辟新的激光光源等。因而寻找高激光损伤阈值的红外无机非线性光学材料的研究已成为当前非线性光学材料研究领域的一个重要课题。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种透光波段较宽、二阶非线性光学系数较大、能够实现相位匹配、容易制备且稳定性较好的无机晶体化合物及其制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述的无机晶体化合物作为二阶非线性光学晶体材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种无机晶体化合物，分子式为Rb₂BiI₅O₁₅。

所述的无机晶体化合物，其晶体空间群为Abm2。

一种制备所述无机晶体化合物的方法，包括以下步骤：将摩尔比为6：6~12：1~2：6~12的RbIO₄、RbCl、Bi₂O₃和H₅IO₆加入水热反应釜内，再加入蒸馏水至RbIO₄的最终浓度为2 mol/L；将密闭的水热反应釜放入马弗炉内，加热至225-230°C，恒温反应4~6天再降温至室温；反应结束后，将产物置于超声清洗器中用蒸馏水洗涤，过滤，然后用乙醇冲洗，即得到无机晶体化合物Rb₂BiI₅O₁₅。

所述的降温方式为自然降温或以2~6 °C/h的速率降温。

所述的无机晶体化合物作为二阶非线性光学晶体材料的应用。

本发明制备Rb₂BiI₅O₁₅的反应方程式如下所示：

RbIO₄+RbCl+Bi₂O₃+H₅IO₆    Rb₂BiI₅O₁₅

本发明制得的无机晶体化合物具有以下优点和有益效果：

1. 本发明制得的无机晶体化合物具有较大的倍频效应（SHG），Kurtz粉末倍频测试结果表明其粉末倍频效应大约为磷酸二氢钾（KDP）的3倍；

2. 本发明制得的无机晶体化合物在可见光区和中红外光区有很宽的透过范围，粉末的红外透光范围达到12微米；

3. 本发明制得的无机晶体化合物不含结晶水，对空气稳定，不潮解，且热稳定性较好，能够实现相位匹配；

4. 本发明利用水热制备法，具有操作简单、原料利用率高、实验条件温和以及产品纯度高等优点。

附图说明

图1为本发明Rb₂BiI₅O₁₅的晶体结构图；