[发明专利]类金刚石网格结构的红外非线性光学晶体、其制备方法与用途

权利要求书

1.一种光学晶体，其特征在于，所述光学晶体的分子式为ACd₃Ga₅S₁₁；其中，A为碱金属元素，所述碱金属元素选自K，Rb或Cs。

2.根据权利要求1所述的光学晶体，其特征在于，所述光学晶体的结构属于正交晶系，空间群为Pna2₁，其晶胞参数为α＝β＝γ＝90°。

优选地，所述光学晶体为KCd₃Ga₅S₁₁，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°。

优选地，所述光学晶体为RbCd₃Ga₅S₁₁，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°。

优选地，所述光学晶体为CsCd₃Ga₅S₁₁，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°。

优选地，所述光学晶体具有三维类金刚石网格结构，所述三维类金刚石网格结构主要是由[Cd₃S₉]和[Ga₅S₁₄]超多面体作为基本的结构单元，通过共用顶点S相互连接形成；所述碱金属离子A分散填充在所述三维类金刚石网格结构之中，作为电荷平衡。

3.根据权利要求1或2所述的光学晶体，其特征在于，所述光学晶体为红外非线性光学晶体。

优选地，所述光学晶体的粉末倍频强度为商用材料AgGaS₂晶体的2-3倍。

优选地，所述光学晶体的激光损伤阈值是商用材料AgGaS₂晶体的35-40倍。

4.权利要求1-3任一项所述的光学晶体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将原料混合均匀，通过高温固相法制备得到所述光学晶体；

所述原料包括：碱金属卤化物AX、氧化镓(Ga₂O₃)、单质Cd、单质S和单质B。

优选地，所述碱金属卤化物AX中，A选自K，Rb或Cs，X选自Cl，Br或I。

优选地，AX、Ga₂O₃、Cd、S和B的摩尔比为(1-10):5:6:(20-25):10，优选为(2-5):5:6:(21-23):10。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述高温固相法具体包括：将所述原料装入密闭容器并置于加热装置中，经加热升温、高温保温、降温至室温，得到所述光学晶体。

优选地，所述高温固相法在真空条件下进行。进一步优选地，所述密闭容器具有真空环境，例如真空压力为10^-4-10^-3Pa。

优选地，所述密闭容器为密闭石英反应管。

优选地，所述加热是指升温至保温温度，所述保温的温度选自800～1200℃，优选为900～1100℃。

优选地，所述高温保温的时间不少于50小时，优选为50-100小时。

优选地，所述降温包括，降温至400℃后自然冷却至室温。进一步优选地，所述降温以不超过2℃/小时的速率降温。

优选地，所述制备方法还包括将自然冷却至室温得到的产物进行洗涤、干燥，得到所述光学晶体。

6.权利要求1-3任一项所述的光学晶体的用途，用于红外探测器、红外激光器或光折变信息处理等。

7.权利要求1-3任一项所述的光学晶体的用途，用于激光频率转换。

8.权利要求1-3任一项所述的光学晶体的用途，用于近红外探针。

9.一种红外探测器，其特征在于，所述红外探测器含有权利要求1-3任一项所述的光学晶体。

10.一种红外激光器，其特征在于，所述红外激光器含有权利要求1-3任一项所述的光学晶体。