[发明专利]一种红外非线性光学晶体、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种红外非线性光学晶体、其制备方法和应用。该红外非线性光学晶体具有如下所示的分子式：A₁₈X₂₁Y₆M₄₈，其中，A为Ba、Sr或Pb；X为Zn、Cd或Mn；Y为Ga、In或Al；M为S、Se或Te。该晶体属于三方晶系，空间群为R3。其中的晶体Ba₁₈Zn₂₁Ga₆S₄₈是I型相位匹配非线性光学材料，在150～210μm颗粒度范围，其粉末倍频强度和激光损伤阈值分别是商用材料AgGaS₂的0.5倍和28倍，其它晶体具有相同或相似的结构和光学等性能，在军事和民用上有着重要的应用前景，可用于光电对抗、资源探测、空间反导和通讯等方面。

技术领域

本发明涉及一种红外非线性光学晶体及其制备方法和应用，属于无机非线性光学材料技术领域。

背景技术

非线性光学晶体是对于激光强电场显示二次及以上非线性光学效应的晶体。非线性光学效应来源于激光与介质之间的相互作用，当激光在具有非零的二阶极化率的介质中传播时会产生非线性光学效应，如差频、和频、激光倍频和参量振荡和放大等。它可以用来进行激光频率转换，扩展激光器的可调谐范围，用来调制激光的强度和相位及实现激光信号的全息存储，消除波前畴变的自泵浦相位共轭等。非线性光学晶体在高新技术、现代军事及民用上发挥了越来越重要的作用。

非线性光学晶体根据其透光波段范围可分为紫外、可见及红外光区三大类。紫外及可见光区波段的非线性光学晶体(如KH₂PO₄(KDP)，KTiOPO₄(KTP)，β-BaB₂O₄(BBO)，LiB₃O₅(LBO))都具有优异的光学性能，并且已在实际中得到了广泛的应用。

由于金属和氧化学键(M–O)的振动吸收使得氧化物的红外透过极差，因此传统的氧化物非线性光学晶体如KDP、KTP、BBO、LBO等在红外波段的使用受到严重的限制。和氧化物相比，硫属非线性光学材料具有极化更强的M–Q键(Q＝S,Se,Te)，在红外区具有较宽的透过范围和较大的二阶非线性光学系数，非常适合应用于红外波段。如硫属红外非线性光学材料AgGaQ₂(Q＝S，Se)已实现商业化应用。然而，AgGaQ₂(Q＝S,Se)的能隙较小导致其激光损伤阈值低，从而限制了其实际应用。

因此寻找或探索合成综合性能优异的新型红外非线性光学晶体材料是当前非线性光学材料研究领域的难点和热点之一。

发明内容

本发明旨在提供一种红外非线性光学晶体、其制备方法和应用，该非线性光学晶体为具有红外倍频响应的材料，不仅具有优良的红外二阶非线性光学性质和较高的激光损伤阈值，还具有荧光性质，其粉末倍频强度和激光损伤阈值分别可以达到AgGaS₂的0.5倍和28倍。

为了实现上述目的，本发明提供了一种红外非线性光学晶体，其具有如下所示的分子通式：

A₁₈X₂₁Y₆M₄₈；

其中，A为Ba、Sr或Pb；X为Zn、Cd或Mn；Y为Ga、In或Al；M为S、Se或Te。

优选地，所述红外非线性光学晶体的晶体结构属于三方晶系，空间群为R3。