[发明专利]一水三碘汞钾晶体在二阶非线性光学领域中的应用

说明书

本发明公开了一种一水三碘汞钾晶体KHgI₃·H₂O在二阶非线性光学领域中的应用。所述一水三碘汞钾晶体的粉末倍频效应为磷酸二氢钾的6倍，且能实现相位匹配；透光范围包括0.48～2.7微米、2.9～6微米和6.5～100微米三个区间。本发明具有操作简单、实验条件温和、产品纯度高；可利用简单的溶剂得到化合物的晶体等优点；该晶体材料能应用于二阶非线性光学领域。

技术领域

本发明涉及无机化学领域，尤其涉及一水三碘汞钾晶体KHgI₃·H₂O在二阶非线性光学领域中的应用。

背景技术

利用具有非中心对称结构晶体的二阶非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器、频率转换器、光学参量振荡器等非线性光学器件，在许多领域，如激光技术、信息技术和国防军事等方面，都有着重要的应用价值。无机非线性光学材料在二阶非线性光学材料的实用化研究中居主导地位。依据透光波段和适用范围来划分，无机非线性光学晶体材料可分为紫外光区非线性光学晶体材料、可见光区非线性光学晶体材料以及红外非线性光学晶体材料。现有的性能优良的无机非线性光学晶体材料如：BBO(β-偏硼酸钡)、LBO(硼酸锂)、KDP(磷酸二氢钾)、KTP(磷酸钛氧钾)、LN(铌酸锂)等，大多适用于紫外、可见光和近红外波段的范围。而对于红外非线性光学晶体材料，离实用还有差距。原因在于现有的红外非线性光学晶体材料，如AgGaS₂、AgGaSe₂和ZnGeP₂等晶体，虽然具有很大的二阶非线性光学系数，在红外光区也有很宽的透过范围，但合成条件苛刻，不容易生长光学质量高的大单晶，特别是损伤阈值较低，因而不能满足非线性光学晶体材料的实用化要求。而实现红外激光的频率转换又在国民经济、国防军事等领域有着重要的价值，如实现连续可调的分子光谱，拓宽激光辐射波长的范围，开辟新的激光光源等。因而红外无机非线性光学材料的研究已成为当前非线性光学材料研究领域的一个重要课题。

目前，红外无机非线性光学材料的研究主要从两个方面展开，一是通过晶体生长技术，从已知的非线性光学晶体材料中生长更加完美、更加符合应用要求的晶体；二是寻找新的非线性光学晶体材料，这包括合成新的化合物或从已知化合物中寻找具有良好非线性光学性质的材料。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种红外波段透光波段较宽，二阶非线性光学系数较大，能够实现相位匹配，容易制备且稳定性较好的一水三碘汞钾晶体KHgI₃·H₂O在二阶非线性光学领域中的应用。

本发明提供的技术方案是：

一水三碘汞钾晶体KHgI₃·H₂O在二阶非线性光学领域中的应用。

上述方案中，所述一水三碘汞钾晶体的粉末倍频效应为磷酸二氢钾的6倍，且能实现相位匹配；透光范围包括0.48～2.7微米、2.9～6微米和6.5～100微米三个区间。

上述方案中，所述晶体为正交晶系，空间群为Pna2₁，晶体学参数如下：

α＝β＝γ＝90.00°，Z＝4和

上述方案中，所述一水三碘汞钾晶体由如下方法制备：将摩尔比为1∶1的KI和HgI₂加入到有机溶剂或者水中，在80℃下搅拌，至成为澄清透明的溶液，继续搅拌24小时，反应结束后，自然冷却，通过室温下缓慢挥发法或缓慢降温方法，得到黄色透明的晶体。

上述方案中，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮或乙酸乙酯。