[发明专利]一种Hg2GeSe4非线性光学晶体的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种Hg₂GeSe₄非线性光学晶体的制备方法及其应用，所述Hg₂GeSe₄非线性光学晶体不具备有对称中心，属四方晶系，空间群为I₄^‑，其晶胞参数为：α＝β＝γ＝90°，Z＝2。本发明还公开了利用高温熔体自发结晶法和坩埚下降法来制备所述非线性光学晶体。本发明制备获得的Hg₂GeSe₄非线性光学晶体可用于制作非线性光学器件。

技术领域

本发明属于非线性光学晶体的制备领域，具体地，本发明涉及一种Hg₂GeSe₄的非线性光学晶体(Hg₂GeSe₄单晶)及该Hg₂GeSe₄单晶的制备方法和应用以及含有该Hg₂GeSe₄单晶的非线性光学器件。

背景技术

具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。这里非线性光学效应是指倍频、和频、差频、参量放大等效应。只有不具有对称中心的晶体才可能有非线性光学效应。利用晶体的非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器，上、下频率转换器，光参量振荡器等非线性光学器件。激光器产生的激光可通过非线性光学器件进行频率转换，从而获得更多有用波长的激光，使激光器得到更广泛的应用。根据材料应用波段的不同，可以分为紫外光区、可见和近红外光区、以及中红外光区非线性光学材料三大类。可见光区和紫外光区的非线性光学晶体材料已经能满足实际应用的要求；如在二倍频(532nm)晶体中实用的主要有KTP(KTiOPO₄)、BBO(β-SnB₂O₄)、LBO(LiB₃O₅)晶体；在三倍频(355nm)晶体中实用的有BBO、LBO、CBO(CsB₃O₅)可供选择。而红外波段的非线性晶体发展比较慢；红外光区的材料大多是ABC₂型的黄铜矿结构半导体材料，如AgGaQ₂(Q＝S、Se、Te)，红外非线性晶体的光损伤阈值太低和晶体生长困难，直接影响了实际使用。中红外波段非线性光学晶体在光电子领域有着重要的应用，例如它可以通过光参量振荡或光参量放大等手段将近红外波段的激光(如1.064μm)延伸到中红外区；也可以对中红外光区的重要激光(如CO₂激光，10.6μm)进行倍频，这对于获得波长连续可调的激光具有重要意义。因此寻找优良性能的新型红外非线性光学晶体材料已成为当前非线性光学材料研究领域的难点和前沿方向之一。

发明内容

本发明目的在于提供一种Hg₂GeSe₄非线性光学晶体的制备方法，本发明的另一目的在于提供Hg₂GeSe₄非线性光学晶体的用途。

本发明提供了一种Hg₂GeSe₄非线性光学晶体，所述Hg₂GeSe₄非线性光学晶体不具备有对称中心，属四方晶系，空间群为I₄^-，其晶胞参数为：α＝β＝γ＝90°，Z＝2。

本发明还提供了一种制备所述Hg₂GeSe₄非线性光学晶体的方法，该方法通过高温熔体自发结晶法生长Hg₂GeSe₄非线性光学晶体，包括以下步骤：

将具有组成等同于Hg₂GeSe₄的混合物或粉末状的Hg₂GeSe₄化合物加热至熔化得高温熔液并保持24-96小时后，以1-10℃/小时的降温速率降温至室温，得到Hg₂GeSe₄晶体。