[发明专利]一种非线性光学晶体碘酸铌钡

说明书

技术领域

本发明属于非线性光学材料及其合成。

背景技术

非线性光学晶体，具有倍频效应(SHG)，在激光频率转换、电光调制、光折变信息处理等高科技领域有着重要应用价值。非线性光学材料在现代科学技术中，特别是若干军事和民用高科技领域中，例如潜艇深水通讯、激光致盲武器、海洋鱼群探测、光盘记录、彩色激光打印、激光投影电视、光计算和光纤通讯等，都有一系列重要应用。目前实际应用的非线性光学晶体包括α-LiIO₃，α-HIO₃，KIO₃，KH₂PO₄(KDP)，KTiOPO₄(KTP)，LiNbO₃(LNO)与BaTiO₃(BTO)等。随着激光技术的发展和可调谐激光器的出现，非线性光学器件发展迅速，激光倍频、混频、参量振荡与放大；电光调制、偏转、Q开关和光折变器件等相继出现。以上的这些研究与应用，对非线性光学材料提出了更多更高的物理、化学性能的要求，也促进了非线性光学材料的迅速发展。

二阶非线性光学材料在结构上必须是非中心对称的。因此设计非线性光学材料的关键是如何诱导无心结构的形成及如何增加化合物的极化率，这是非线性光学材料设计与合成的难题。目前认为能产生无心结构的基团主要包括B-O、P-O及Ge-O键，含孤对电子的离子如I(IV)如IO₃^-、Se(IV)、Bi(III)、Pb(II)、Te(IV)等及畸变八面体配位的d⁰电子构型的过渡金属离子如Ti(IV)、V(V)、Nb(V)、Ta(V)、Mo(VI)、W(VI)等。目前含单一非线性光学活性基团的体系已被研究得较详细。研究表明采用复合的方法即将两种或更多种非线性光学活性基团复合到同一化合物中，利用其协同效应增大获得无心结构的几率并提高其二阶非线性光学系数是一条合成新型二阶非线性光学材料的有效途径。我们通过在含孤对电子的碘酸盐的化合物中引进畸变八面体配位的Nb(V)阳离子，由于两者的协同极化作用从而得到了性能优越的新型非线性光学材料。有关这方面的研究尚无文献报道。

发明内容

本发明的目的在于制备一种非线性光学晶体碘酸铌钡。

1.一种非线性光学晶体碘酸铌钡，其特征在于：其化学式为BaNbO(IO₃)₅，分子量为：1120.74，属单斜晶系，空间群Cc，单胞参数为a＝13.9886b＝7.4843c＝14.8896α＝γ＝90°，β＝112.969°，V＝1435.27Z＝4。

碘酸铌钡的结构为由轴向畸变的NbO₆八面体与IO₃^-离子相连而成的零维结构，Ba²⁺离子插在结构的空隙中。钡(II)离子与来自九个IO₃^-离子的九个氧原子和一个水分子配位，。每个IO₃^-离子连接一个钡(Ⅱ)离子。

碘酸铌钡以水热法法合成：将BaCO₃，Nb₂O₅与I₂O₅和水装入23ml的水热反应釜内衬中，搅拌均匀，密封后装入水热反应釜。在箱式电阻炉中于230℃反应数天，即可得到无色透明块状晶体。

非线性光学测量表明，碘酸铌钡(BaNbO(IO₃))具有特别优良的非线性光学性能，在1064nm激光照射下输出很强的532nm绿光，其粉末SHG系数为KDP的15倍，这是由于NbO₆八面体的畸变方向与部分IO₃^-离子的畸变方向相一致的结果。预期在激光频率转换、电光调制、光折变信息处理等高科技领域有着重要应用价值。此类非线性光学材料在现代科学技术中，特别是若干军事和民用高科技领域中，例如潜艇深水通讯、激光致盲武器、海洋鱼群探测、光盘记录、彩色激光打印、激光投影电视、光计算和光纤通讯等，都有一系列重要应用。