[发明专利]一种新型红外非线性光学材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型红外非线性光学材料及其制备方法与应用，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

利用具有非中心对称结构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，在许多领域，如激光技术、信息技术和 国防军事等方面，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来划分，无机非线性光学晶体材料可 分为紫外光区非线性光学晶体材料、可见光区非线性光学晶体材料以及红外非线性光学晶 体材料。现有的性能优良的无机非线性光学晶体材料如：BBO(β-偏硼酸钡)、LBO(硼酸锂)、 KDP(磷酸二氢钾)、KTP(磷酸钛氧钾)、LN(铌酸锂)等，大多适用于紫外、可见光和近红外波 段的范围。而对于红外非线性光学晶体材料，离实用还有差距。原因在于现有的红外非线性 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。

目前，红外无机非线性光学材料的研究主要从两个方面展开，一是通过晶体生长 技术，从已知的非线性光学晶体材料中生长更加完美、更加符合应用要求的晶体；二是寻找 新的非线性光学晶体材料，这包括合成新的化合物或从已知化合物中寻找具有良好非线性 光学性质的材料。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种红外波段透光波段较宽，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新型红外非线性光学材料及其制备方 法与应用。

本发明提供的技术方案是：

一种新型红外非线性光学材料，其特征在于，该材料为三碘汞铷，其分子式为 RbHgI₃，晶体为正交晶系，空间群为Ama2。

上述方案中，该晶体学参数如下：α＝β＝γ＝90.00°，Z＝4和

上述方案中，该材料的粉末倍频效应为磷酸二氢钾的14倍，且能实现相位匹配；透 光范围是0.484～79微米。

所述的新型红外非线性光学材料的制备方法，该方法是将摩尔比为1：1的RbI和 HgI₂，加入到适量的有机溶剂中，在80℃下搅拌，至成为澄清透明的溶液，继续搅拌24小时， 反应结束后，自然冷却，通过室温下缓慢挥发法或缓慢降温方法，得到黄色透明的晶体。

所述的新型红外非线性光学材料在二阶非线性光学领域中的应用。

本发明所公开的无机非线性光学材料RbHgI₃，在红外区有很宽的透过窗口，透光 范围达到远红外区的79微米；紫外吸收边测量值达到0.484微米，计算其带隙大小约为2.56 电子伏特。具有较大的非线性光学系数以及较好的综合性质，可作为非线性光学晶体材料 加以应用。

本发明的有益效果：本发明制得的这种无机非线性光学晶体材料具有以下特点：

1.为未见文献报道的新化合物，晶体为正交晶系，空间群为Ama2(No.40)，晶体学参数如下：α＝β＝γ＝90.00°，Z＝4和

2.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为 KDP(磷酸二氢钾)的14倍；

3.化合物在可见光区和红外光区有很宽的透过范围，完全透过波段为0.484～79 微米；

4.制备方法条件温和，产品纯度高，操作简单；

5.对空气稳定，不潮解，且热稳定性好，热分解温度等于100摄氏度；

6.化合物能够实现相位匹配。

附图说明

图1为本发明RbHgI₃晶体的球棍模型图；

图2为本发明RbHgI₃粉末的紫外-可见吸收光谱；