[发明专利]化合物氟碘酸铈和氟碘酸铈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铈和氟碘酸铈非线性光学晶体及制备方法和用途，该化合物的化学式为Ce(IO₃)₂F₂·H₂O，分子量为545.94，采用水热法制备氟碘酸铈化合物；该晶体的化学式为Ce(IO₃)₂F₂·H₂O，分子量为545.94，属于正交晶系，空间群为Ima2，晶胞参数为a=7.702(3) Å，b=12.277(4) Å，c=7.947(3) Å；α=90°，β=90°，γ=90°，V=751.4(5)ų。有较宽的透光范围，紫外透过截止边为476 nm。非线性光学效应约为KDP的3倍。该晶体采用水热法，通过程序降温或恒温的方法即可得到毫米级的透明的氟碘酸铈非线性光学晶体，该晶体具有操作简单、成本低、所用的试剂为无机原料、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，氟碘酸铈属于无机化学领域，也属于晶体学领域、材料科学领域和光学领域。

背景技术

二阶非线性光学晶体材料作为一类建于激光技术应用之上的新型功能材料，是在激光频率转换、光电通讯、光学信息处理和集成电路等高科技领域有着重要应用价值，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。

目前得到实际应用的二阶非线性光学晶体包括KH₂PO₄(KDP)，KTiOPO₄(KTP)，LiNbO₃(LNO)，BaTiO₃(BTO)，α-LiIO₃，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。产生非心结构的无机基团主要包括BO₃^3-、PO₄^3-和含孤对电子的离子(如I(V)、Se(IV)、Bi(III)、Pb(II)、Te(IV)等)以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)。其中，碘酸盐非线性光学晶体以其优良的光学性质得到了广泛的关注。研究表明在化合物中如果形成非中心对称的配位环境，则易于得到非线性光学性质的晶体。我们通过在碘酸盐的化合物中引入稀土离子Ce⁴⁺离子来形成无中心对称的配位环境，得到了性能良好的新型非线性光学材料。因为，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。

氟碘酸铈(Ce(IO₃)₂F₂·H₂O)晶体是一种新型的非线性光学晶体材料，本发明通过研究，不溶于水、高光学质量的氟碘酸铈晶体。经测试表明：该晶体的二阶非线性光学系数相当于3倍KDP，紫外透过截止边为476nm。而且该晶体的其它物理化学、热及机械性能均较为理想。因此，氟碘酸铈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Ce(IO₃)₂F₂·H₂O，分子量为545.94，采用水热法制备氟碘酸铈化合物。