[发明专利]一种混合阴离子红外非线性光学晶体/粉末及其制备方法

说明书

本发明公开了一种混合阴离子红外非线性光学晶体/粉末及其制备方法，属于晶体材料技术领域和光学技术领域。所述化合物的化学式是Sr₃Ge₂Se₃O₄；该晶体为非中心对称结构，属三方晶系，空间群为R3m，其晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝3；该锶锗硒氧化合物可以通过SrSe、GeO₂按一定量的摩尔比配料并混合均匀高温固相反应制得；所得Sr₃Ge₂Se₃O₄非线性光学晶体具有大的非线性光学效应(1×AgGaS₂)、大的带隙(3.5eV)，具有高的激光损伤阈值等优点；该Sr₃Ge₂Se₃O₄非线性光学晶体可用于制作非线性光学器件。

技术领域

本发明涉及一种新型混合阴离子Sr₃Ge₂Se₃O₄非线性光学晶体及其粉末的制备方法，属于晶体材料技术领域和光学技术领域。

背景技术

二阶非线性光学晶体是一类与激光技术紧密结合的、重要的光电功能材料，该类晶体能够通过倍频、差频、和频和光学参量振荡等非线性效应实现对商用激光器频率的调节，产生新的激光源，进而极大拓展激光的应用范围。例如使用合适的倍频晶体，可以将Nd:YAG(输出波长为1064nm)激光倍频，产生波长为532nm的激光；2.1μm的激光经过倍频后可以产生波长为1.05μm的激光。

目前，在紫外和可见光波段，一系列优秀的非线性光学晶体已经被发现，包括KBBF(KBe₂BO₃F₂)、BBO(β-BaB₂O₄)、LBO(LiB₃O₅)、CBO(CsB₃O₅)、KDP(KH₂PO₄)和KTP(KTiOPO₄)等，它们在产生新的紫外和可见光波段激光方面已经得到了广泛的应用且能够满足各种使用要求。然而，对红外波段非线性光学晶体的研究依然相对匮乏，能够实用化的晶体仅有ZGP(ZnGeP₂)、AGS(AgGaS₂)和AGSe(AgGaSe₂)等为数不多的几个。同时这些晶体还存在着严重的缺点，比如AGS和AGSe存在大的各向异性热膨胀，高品质大尺寸晶体生长困难；加上热导率低，在高功率泵浦时会产生较强的热梯度和热透镜效应导致激光损伤阈值极低，不能用于高功率红外激光输出；ZGP晶体是当前产生3～5μm红外激光的最佳材料，然而其晶体生长异常困难，且在近红外区存在不可避免的、严重的残余吸收使得其必须采用波长大于2μm的激光进行泵浦。以上缺点严重的限制了上述红外晶体的实际应用；另外，在8～12μm红外波段依然缺乏性能优良的非线性晶体材料。而近期发现的新型红外非线性晶体BGS(BaGa₄S₇)和BGSe(BaGa₄Se₇)仍然处于实验室开发阶段，具体实际使用价值与应用波段有待进一步深入研究。因此，探索具有高激光损伤阈值、红外非线性优良的新型晶体显得尤为迫切，也是当前非线性光学材料领域的研究热点和难点之一。

本发明提供的新型混合阴离子Sr₃Ge₂Se₃O₄非线性光学晶体具有非线性光学效应大(1×AGS的1倍)、带隙大(3.5eV)、具有高的激光损伤阈值等优点，具有作为红外非线性的应用潜能。

发明内容