[发明专利]一种含镓的非线性光学晶体材料及其合成方法与应用

说明书

本申请公开了一种晶体材料、其合成方法及其在非线性光学中的应用。该晶体材料具有A₂Li₂Ga₃Q₆X的化学式，其中，A选自K、Rb、Cs的至少一种；Q选自S或Se；X选自Cl或Br。该晶体材料采用高温固相法合成。该晶体材料具有优良的红外非线性光学性能，非线性效应是商用AgGaS₂的0.3‑2.0倍，激光损伤阈值是商用AgGaS₂的3‑25倍，性能有很大的提高，是潜在的红外非线性光学材料。

技术领域

本申请的晶体材料属于非线性光学材料领域，具体涉及一种含镓的非线性光学晶体材料及其合成方法与应用。

背景技术

非线性光学(NLO)晶体材料在军事和民用领域(如激光通讯，激光探测，激光治疗等)具有重要应用。经过几十年的探索和发展，氧化物如β-BaB₂O₄、LiB₃O₅、KH₂PO₄、KTiOPO₄等NLO晶体材料已经基本上满足了可见及近红外波段激光发展的需求。然而由于氧化物材料在中远红外区存在化学键的强吸收而不能应用于这一波段。目前，已有的商用中远红外NLO材料为硫属或磷属化合物，主要有AgGaS₂,AgGaSe₂,ZnGeP₂等，它们具有大的NLO系数及宽的红外透过范围等优点，然而存在激光损伤阈值低或双光子吸收等缺点，不能满足大功率激光发展的要求。随着光电技术的迅速发展，对高性能红外NLO材料的要求越来越迫切。因此探索合成新的兼具大NLO系数和高激光损伤阈值的红外NLO材料变得越发重要。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种晶体材料，该晶体材料同时具有高倍频系数和高激光损伤阈值。

所述晶体材料，其特征在于，具有式I所示的化学式；

A₂Li₂Ga₃Q₆X 式I

其中，A选自K、Rb、Cs的至少一种；Q选自S或Se；X选自Cl或Br。

可选地，所述晶体材料的晶体结构属于正交晶系，Pna2₁空间群；

所述晶体材料的晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝2。

可选地，所述晶体材料的晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝2。

可选地，在1910nm激光下相位匹配时，所述晶体材料的倍频强度是AgGaS₂的0.3～2.0倍。

可选地，所述晶体材料在1064nm激光损伤阙值是AgGaS₂的3～25倍。

作为一种实施方式，所述晶体材料的化学式Cs₂Li₂Ga₃S₆Cl，属于正交晶系，Pna2₁空间群，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝2。

作为一种实施方式，所述晶体材料的化学式为Rb₂Li₂Ga₃Se₆Cl，属于正交晶系，Pna2₁空间群，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝2。

作为一种实施方式，所述晶体材料的化学式为K₂Li₂Ga₃S₆Br，属于正交晶系，Pna2₁空间群，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝2。