[发明专利]化合物氟碘酸铯和氟碘酸铯非线性光学晶体及制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种化合物氟碘酸铯和氟碘酸铯非线性光学晶体及制备方法和用途，该化合物的化学式为CsIO₂F₂，分子量为329.81，采用水热法制备，该晶体的化学式为CsIO₂F₂，分子量为329.81，属于正交晶系，空间群为Pca2₁，晶胞参数为a=8.781(3)Å，b=6.3771(18)Å，c=8.868(3)Å；α=90°，β=90°，γ=90°，V=496.6(2)ų，紫外透过截止边为272 nm，红外透过截止边为12µm，带隙为4.5 eV，激光损伤阈值为AgGaS₂的20倍。非线性光学效应约为KDP的3.5倍。该晶体具有操作简单，成本低，无毒性，生长周期短，物化性质稳定等优点，在倍频转换、光参量振荡器等非线性光学器件中可以得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种无机碘酸盐非线性光学晶体，氟碘酸铯属于无机化学领域，也属于晶体学领域、材料科学领域和光学领域。

背景技术

非线性光学晶体材料科学是一门在晶体材料基础上发展起来的新兴学科，它具有多学科交叉的性质，并与激光技术的发展有着密切的联系。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。非线性光学晶体是固体激光技术、红外技术、光通讯技术与信号处理技术等领域发展的重要支柱，在科研、工业、交通、国防和医疗卫生等方面发挥着越来越重要的作用。

非线性光学晶体是当前应用最广的激光变频晶体，我们运用晶体的倍频、混频效应和可调谐光参量振荡器，可输出强的相干光，也是得到激光光源的重要方式。同时通过此种途径我们也有效地填补了各种激光器件发射光谱的一些空白谱区，甚至可以把波长范围扩展到紫外区去。因此，在探索新型变频晶体并实现激光波长的高效率转换成为激光领域一直关注的热点。经过几十年来各国科学家的努力，相继发现了大量具有优良性能的非线性光学晶体晶体材料和器件，也同时促进了激光技术在不同领域的应用，如：KH₂PO₄(KDP)，KTiOPO₄(KTP),LiB₃O₅(LBO),β-BaB₂O₄(BBO),KBe₂BO₃F₂(KBBF),a-LiIO₃与KIO₃等，但是因各种原因，尚未得到各波段均适用的非线性光学晶体材料，因此各国科学家仍旧在极力关注着各类新型非线性光学晶体的探索和研究。然而金属碘酸盐晶体因具有较强的倍频效应、较宽的透过波段、较高的热稳定性和光学损伤阈值在二阶非线性光学晶体材料领域占有非常重要的地位。

氟碘酸铯(CsIO₂F₂)晶体是一种新型的非线性光学晶体材料，本发明通过研究，生长出了较大尺寸、高光学质量的氟碘酸铯晶体。经测试表明：该晶体的二阶非线性光学系数相当于3.5倍KDP，紫外透过截止边为272nm，红外透过截止边为12μm。而且该晶体的其它物理化学、热及机械性能均较为理想。需要注意的是，CsIO₂F₂是在CsIO₃中引入了F离子获得的新化合物。由于F^-离子大的电负性提高了材料的带隙，由4.2eV增加到4.5eV，并明显增大了激光损伤阈值(激光损伤阈值由15倍AgGaS₂增大到20倍AgGaS₂)。因此，氟碘酸铯晶体有望作为一种新型的非线性光学晶体材料，获得较高效率的相应的变频激光输出，从而获得实际应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种化合物氟碘酸，该化合物的化学式为CsIO₂F₂，分子量为329.81，采用水热法制备氟碘酸铯化合物。