[发明专利]二阶非线性激光晶体N,N’-乙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶体及其制备方法和应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种二阶非线性激光晶体N,N’-乙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶体及其制备方法和应用。

【背景技术】

当光波在非线性介质中传播时，会引起非线性电极化，导致光波之间的非线性作用，高强度的激光所导致的光波之间的非线性作用更为明显。在二阶倍频过程中，基频光一旦射入非线性光学晶体，在光路上的每一位置都将产生二次极化波，这些极化波都发射出与之相同频率的二次谐波，或称为倍频光波。

目前，国内外使用的二阶非线性激光材料主要有以下几种：

1、磷酸二氢钾（KDP），其光波相互作用类型为：ooe,相位匹配角θm=41°,转换效率81%。

2、磷酸二氘钾（DKDP），其光波相互作用类型为：eoe,相位匹配角θm=53.5°,转换效率50%。

3、α-碘酸锂（α-LiIO3），其光波相互作用类型为：ooe,相位匹配角θm=30°,转换效率50%。

4、磷酸钛氧钾（KTP），其光波相互作用类型为：eoe,相位匹配角θm=30°,转换效率50%。

5、偏硼酸钡（BBO），其光波相互作用类型为：ooe,相位匹配角θm=21°,转换效率70%。

以上是无机晶体，由于有机晶体的非线性光学系数常常比无机晶体的要大1-2个数量级，且光学均匀性优良，生长设备简便，人们对有机化合物多晶粉末倍频效应已作了不少研究，发现了一些新型、高效的有机非线性光学晶体，下表是几种比较典型的实例：3-甲基-4-硝基吡啶-N-氧(POM),2,4-二硝基苯胺基丙酸甲酯(MAP),m-硝基苯胺(m-NA),2-甲基-4-硝基苯胺(MNA).

表1 Nd³⁺∶YAG激光辐射有机倍频晶体的SHG(1064--532nm)

但大多数有机晶体质软，熔点低，双折射率太大，因而会使它们的应用受到限制。

本发明人曾经研制了一种二阶非线性激光晶体4-硝基-N-氧-2-吡啶甲酸二代晶体的生长方法（分子式C₆H₄N₂O₅，简称POA-II），见中国发明专利号：ZL 200710008940.5，其晶体熔点162.5-163.5℃，优于POM，倍频效应d_eff/d_KDP=9.8，与POM同一数量级，折射率计算值n_max=1.6807,n_min=1.5465,Δn=0.1342，优于POM，但本发明人对其熔点仍不满足，遂继续研发，终有本案产生。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种二阶非线性激光晶体N,N’-乙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶体及其制备方法和应用，该晶体熔点高，达到180.5-181.5℃，应用范围更广。

本发明是这样实现的：

一种二阶非线性激光晶体N,N’-乙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶体，所述N,N’-乙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶体属于正交晶系，空间群为C cc2，分子式C₇H₈N₂O₂S，Mr=184.21，晶体学参数:Z=8，所述N,N’-乙酰-(2-噻吩甲酰)肼分子由互为垂直的N-(2-噻吩甲酰)肼基平面和乙酰基平面构成。

进一步地，所述二阶非线性激光晶体N,N’-乙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶体的制备方法如下：在N-(2-噻吩甲酰)肼上引入乙酰基，然后将生成的N,N’-乙酰-(2-噻吩甲酰)肼溶于仿醇混合溶剂中，且所述仿醇混合溶剂中氯仿∶甲醇=1∶1，并于室温下蒸发至近饱和，再置于10℃下缓慢蒸发得到片状晶体N,N’-乙酰-(2-噻吩甲酰)肼。

进一步地，所述N,N’-乙酰-(2-噻吩甲酰)肼晶体用于将波长为1064nm的激光转换至532nm。

本发明具有如下优点：

本发明在N-(2-噻吩甲酰)肼上引进乙酰基以提高其机械强度和热稳定性(熔点)，采用蒸发法培养晶体，得到较合适的无心堆积晶胞。