[发明专利]中远红外非线性光学晶体硫锗银、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种中远红外非线性光学晶体硫锗银、制备方法及应用，其分子式为Agsubgt;2/subgt;GeSsubgt;3/subgt;，相对分子量为384.51，属于正交非中心对称空间群Cmc2subgt;1/subgt;，晶胞参数为：Z＝4。制备过程是在真空条件下利用高温固相反应自发生长成晶体。本发明制备的Agsubgt;2/subgt;GeSsubgt;3/subgt;具有优异的中远红外非线性光学效应。其在红外波段透过率高，满足第Ⅰ类相位匹配要求，并拥有较强的倍频效应(2.1um激光下，4.3×AgGaSsubgt;2/subgt;)，以及和AgGaSsubgt;2/subgt;相当的损伤阈值。结果表明，Agsubgt;2/subgt;GeSsubgt;3/subgt;为一种性能优异的新型中远红外非线性光学晶体。

技术领域

本发明涉及一种硫属化合物硫锗银光电材料，具体涉及一种中远红外非线性光学晶体硫锗银、制备方法及应用。

背景技术

随着科技的不断进步与变革，许多材料逐渐在国民生产和生活中扮演至关重要的角色。比如光电材料为核心的光电设备，在各种电、光、热、磁的相互转换中起着不可或缺的作用。光电材料的应用，涉及到众多领域，其中包括红外探测器、光纤器件、固态激光器、非线性光学晶体等。作为光电材料中的一员，非线性光学晶体的开发和应用经历了数十年的发展。其是激光实现宽光谱连续输出的重要保障，是激光器件中的核心部件。按照调谐激光的输出波段范围，通常可将其分为三类：深紫外到紫外波段(400nm)、可见光到近红外波段(400nm-2.5μm)、中远红外波段(2.5-25μm)非线性光学晶体。

目前应用较为成熟的波段是紫外到近红外光区的非线性光学晶体，主要是各种氧化物晶体，比如在倍频(532nm)应用中常见的KDP(KH₂PO4)、BBO(β-BaB₂O₄)、KTP(KTiOPO₄)、LBO(LiB₃O₅)。

中远红外波段的激光因其在军事和民用领域有重要的应用价值，在近些年被众多国家列为重点发展科技项目。但是当前能够调谐输出中红外波段激光的非线光学晶体发展较为缓慢，目前商用的中远红外非线性光学晶体主要是黄铜矿型AgGaQ₂(S，Se)、ZnGeP₂。这些材料尽管已经在国防和民用领域得到应用，但是它们本身存在一些影响使用的致命缺陷。比如损伤阈值较低，在1um激光泵浦时存在双光子吸收等。无法满足世界各国对于性能更优的中远红外非线性光学晶体与日俱增的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种中远红外非线性光学晶体硫锗银、制备方法及应用。

本发明提供一种分子式为Ag₂GeS₃，分子量为384.51，属于非中心对称结构，空间群为正交晶系Cmc2₁，晶胞参数为：Z＝4。在真空下采用高温固相法自发结晶得到晶体样品。

本发明制备Ag₂GeS₃的晶体结构如下，结构中Ag含有1个晶体学位点，Ge含有1个位点，S含有2个不同的晶体学位点，其中Ag原子和Ge原子分别与S形成[AgS₄]^7-和[GeS₄]^4-四面体基元。两个[AgS₄]^7-和一个[GeS₄]^4-四面体相互共顶点连接构成一维链状，在ab平面上这些链与链之间共顶点连接构成{Ag₂GeS₃}层。最后沿c轴方向，层与层之间通过共用顶点连接的方式形成一种三维的空间结构。该三维结构属于标准类金刚石的结构(如图1所示)。

本发明采用以下技术方案：