[发明专利]一种中红外非线性光学晶体POC及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中红外非线性光学晶体POC及其制备方法。所述晶体POC为一种熔融化合物，该晶体的熔点为526℃，属于正交晶系，其空间群为Fmm2(42)，晶胞参数为Z＝3。制备方法为：将PbCl₂与PbO混合均匀后的粉末装入到坩埚中加热，自然冷却至室温后取出，进行充分研磨后，得到POC晶料；将POC晶料装入坩埚中置于炉内，将晶体炉升温；调整坩埚位置，让坩埚内的晶料完全充分熔融，下降引下管，进行晶体生长；然后退火处理即可。本发明减少了PbO和PbCl₂的挥发，极大提高了POC单晶的成品率。

技术领域

本发明涉及一种中红外非线性光学晶体POC(Pb₁₇O₈Cl₁₈)及其制备方法，具体涉及到半封闭体系下的坩埚下降法，属于晶体生长技术领域。

背景技术

红外非线性光学晶体具有非常广泛的应用。波长范围3～20μm的中远红外相干光源在军事领域，如激光红外对抗、激光通讯、红外遥感、红外测距、激光瞄准等，以及在民用领域，如环境中痕量气体探测、医学诊疗、分子光谱等方面都有着相当广泛的应用。

一般来说，性能优异的非线性光学晶体除了必须具有非中心对称结构以外，还应该具有以下基本条件：(1)大的非线性光学系数；(2)适当的双折射率；(3)较宽的透过波段范围；(4)宽的位相匹配范围；(5)高的激光损伤阈值；(6)良好的物理化学性能和机械稳定性；(7)容易获得大尺寸晶体；(8)高的倍频效应。虽然没有一种晶体能够同时满足以上所有条件，但是晶体工作者始终希望得到一种晶体，能够尽量多的满足以上优异的条件。

这种中红外非线性光学晶体POC具有高损伤阈值，是AgGaS₂晶体的12.5倍；同时，Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体具有较高的倍频效应，是AgGaS₂晶体的2倍，KH₂PO₄(KDP)晶体的4倍，所以该晶体具有非常好的应用前景。

坩埚下降法是在封闭或半开放体系下进行的生长晶体，具有如下优点：(1)生长工艺简单易行；(2)生长成本低；(3)可采用“一炉多根”的工艺，以提高效率；(4)生长出来的晶体纯度高，性能优异。现在市场上的红外非线性光学晶体，如AgGaS₂、AgGaSe₂、ZnGeP₂晶体，还存在不足：较低的激光损伤阈值、获得高质量晶体困难，这使得晶体的应用受到了极大的限制。因此，对于具有高激光损伤阈值，光学性能良好的红外非线性晶体的研究仍然是非线性光学材料和激光技术的一大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有中红外非线性光学晶体POC具有高损伤阈值的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种中红外非线性光学晶体POC，其特征在于，为一种熔融化合物，该晶体的熔点为526℃，属于正交晶系，其空间群为Fmm2(42)，晶胞参数为Z＝3。

本发明还提供了上述中红外非线性光学晶体POC的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)：原料合成：将PbCl₂与PbO按比例置于玛瑙研钵中，研磨0.5～2小时；将混合均匀后的粉末装入到坩埚中，加盖置于马弗炉中，在400℃～460℃的条件下保温48小时以上，自然冷却至室温后取出，进行充分研磨后，得到POC晶料；

步骤2)：晶体生长采用以下方法中的任意一种：

方法一：将装料后的坩埚置于下降炉中6～12h，将晶体炉升温至500℃～600℃，并保温8～14小时，让坩埚内的晶料完全充分熔融；控制炉温为500℃～600℃，调整坩埚位置，开始晶体生长，下降速度为0.05～1mm/h，固液界面的温度梯度为5～45℃/cm；