[发明专利]化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途

说明书

化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途，化合物硅酸铅锶非线性光学晶体化学式均为PbSrSiO₄，晶体属正交晶系，空间群P2₁2₁2₁，晶胞参数为分子量338.9，其粉末倍频效应约为2倍KDP(KH₂PO₄)。化合物硅酸铅锶采用固相反应法合成，硅酸铅锶非线性光学晶体采用高温固相法，该硅酸铅锶非线性光学晶体机械硬度大，易于切割、抛光加工和保存，在制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转换器或光参量振荡器等非线性光学器件中得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及化学式为PbSrSiO₄的化合物硅酸铅锶非线性光学晶体，晶体的制备方法和利用该晶体制作的非线性光学器件。

背景技术

紫外(UV)或深紫外(DUV)非线性光学(NLO)材料在激光频率转换、光刻、半导体光刻等方面起着重要的作用。由于它们在过去几十年中能够产生相干的UV或DUV光，因此获得了一些UV和DUV的NLO晶体，包β-BaB₂O₄(BBO),LiB₃O₅(LBO),CsB₃O₅(CBO),CsLiB₆O₁₀(CLBO),KBe₂BO₃F₂(KBBF),K₃B₆O₁₀Cl(KBOC),Ba₄B₁₁O₂₀F(BOBF)，到目前为止只有KBBF能够做到这一点通过直接二次谐波产生DUV相干光。然而，由于其层次性生长习性，生长大KBBF单晶困难，这限制了其进一步的商业应用。虽然这些材料的晶体生长技术已日趋成熟，但仍存在着明显的不足之处：如晶体易潮解、生长周期长、层状生长习性严重及价格昂贵等。因此，寻找新的非线性光学晶体材料仍然是一个非常重要而艰巨的工作。为弥补以上非线性光学晶体的不足，各国科学家仍旧在极力关注着各类新型非线性光学晶体的探索和研究，不仅注重晶体的光学性能和机械性能，而且越来越重视晶体的制备特性。

硅酸盐的巨大工业和学术兴趣是由于它们的物理和化学性质，如离子电导率、激光、催化剂、吸附剂和离子交换器等这样丰富的性质是基于的硅酸盐的化学和结构多样性。事实上,硅酸盐的复杂性仅次于碳化学。因此，硅酸盐的研究得到了广泛的关注。近年来新功能材料不断涌现。而碱土金属阳离子(Sr²⁺)引入到硅酸盐中，没有d-d的电子跃迁，是紫外区域透射的理想选择。此外我们有兴趣将铅引入硅酸盐框架。Pb2+的电子构型含有6s²电子对，在Pb²⁺化合物中既可以是立体化学活性的，也可以是非活性的。Pb²⁺阳离子的大离子半径以及孤对电子的配位数在2到10之间变化很大。因此，含铅硅酸盐的合成将是设计大倍频效应紫外非线性光学材料的有效手段。

发明内容

本发明目的在于提供化合物硅酸铅锶非线性光学晶体，化学式为PbSrSiO₄；

本发明另一目的在于提供采用固相反应法合成化合物硅酸铅锶及高温熔液法或者提拉法生长硅酸铅锶非线性光学晶体的制备方法；

本发明再一个目的是提供硅酸铅锶非线性光学器件的用途，用于制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的化合物硅酸铅锶，其化学式为PbSrSiO₄；制备过程包括：将含铅化合物、含锶化合物、含硅化合物原料混合均匀，研磨后放入马弗炉中，预烧排除原料中的水分和气体，冷却至室温，取出研磨之后放入马弗炉中煅烧，制得化合物硅酸铅锶；