[发明专利]一种非线性光学晶体、制备及应用

说明书

本发明提供一种非线性光学晶体、制备及应用。该非线性光学晶体的化学式为NaM₂PO₈其中，M＝Nb,Ta，为非中心对称结构，属正交晶系，空间群为Pna2₁。常温透过光谱显示，该非线性光学晶体具有宽的透过范围(0.4～4.7μm)，透过率达60％以上，几乎完全覆盖3～5μm的大气窗口，并且物化性能稳定、机械性能好、不易潮解、易于切割、抛光加工和保存等优点。此外，粉末倍频测试结果表明，该非线性光学晶体具有大的非线性光学效应和较大的双折射率，例如：NaNb₂PO₈晶体的粉末倍频效应为磷酸二氢钾的5.3倍，非线性系数d₂₃＝1.45pm/V，d₂₂＝0.66pm/V，d₁₄＝0.88pm/V，Δn＝0.1169，NaTa₂PO₈晶体的粉末倍频效应为磷酸二氢钾的4.6倍。因此，该非线性光学晶体有望广泛应用于高功率激光器的中红外非线性光学晶体材料中。

技术领域

本发明涉及晶体材料技术领域。更具体地，涉及一种非线性光学晶体、制备及应用。

背景技术

3-5μm中红外区的激光在工业和民用领域具有很广泛的应用，例如：激光通讯、大气探测、激光医疗、激光雷达、激光制导等等。拓展已有波段的红外激光而获得宽范围的可调谐的中红外激光输出的一种高效便捷的方法便是频率转换技术，包括光参量放大(OPA)、光参量震荡(OPO)、差频(DFG)和倍频(SHG)。其中，频率转换技术的核心便是红外非线性光学晶体。

在过去的几十年中，一批性能优异的红外非线性光学晶体，包括硫族化物(AgGaX₂(X＝S，Se),LiMX₂(M＝Ga,In,X＝S,Se))和磷化物(ZnGeP₂,CdSiP₂)被先后报道，并且由于具有大的非线性系数，宽的透过窗口和易于生长的优点而得到商业化应用。但是因它们自身带隙原因导致的激光损伤阈值低的缺点严重阻碍了它们在高功率激光领域中的发展。氧化物因具有较大的带隙，高的损伤阈值，良好的理化性质以及丰富的结构类型吸引了广泛的注意，并且被认为是探索红外非线性光学晶体的另一大分支。

以β-BaB₂O₄(BBO)，LiB₃O₅(LBO)，KBe₂BO₃F₂(KBBF)晶体为例，它们的紫外截止边均在200nm以下，应用范围更是横跨可见区到紫外区，甚至到深紫外区域，但它们的红外截止边都未超过4μm。值得一提的是，一些氧化物如LiNbO₃(LN)，KNbO₃(KN)，KTiOPO₄(KTP)，RbTiOPO₄(RTP)，KTiOAsO₄(KTA)，RbTiOAsO₄(RTA)等被证实在中红外区具有激光输出的能力。但是它们各自存在一定的缺点，例如，LN和KN晶体激光损伤阈值低并对光折变损伤敏感。KTP家族中，KTP和RTP在3.5μm处有谐波吸收，RTA晶体在波长从0.5μm到3.6μm范围内保持高透过率，3.6μm之后透过率急剧下降。

因此，针对以上问题，寻求一种新的中红外非线性光学晶体材料是具有重要意义的。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种非线性光学晶体，该非线性光学晶体具有宽的透过范围(0.4～4.6μm)，透过率高，非线性光学效应大等优点。

本发明的第二个目的在于提供一种制备上述非线性光学晶体的制备方法。

本发明的第三个目的在于又提供一种制备上述非线性光学晶体的制备方法。

本发明的第四个目的在于又提供一种制备上述非线性光学晶体的制备方法。