[发明专利]一种LiGaGe2S6化合物和LiGaGe2S6非线性光学晶体及制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于光学材料技术领域，涉及一种LiGaGe₂S₆化合物和LiGaGe₂S₆非线性光学晶体及制备方法与应用，尤其是涉及一种LiGaGe₂S₆化合物、LiGaGe₂S₆的非线性光学晶体(LiGaGe₂S₆单晶)及该LiGaGe₂S₆单晶的制备方法和该LiGaGe₂S₆单晶用于制作的非线性光学器件的用途。

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。目前，获得红外激光输出主要是非线性光学的方法，即利用红外非线性光学晶体材料，通过光学参量震荡(OPO)、倍频(SHG)或者差频(DFG)等非线性频率转换技术，对已有的成熟的激光光源进行频率转换从而得到新的中远红外波段激光输出。该方法具有激光器结构紧凑、全固态化，可实现大功率、窄线宽激光输出等优势，其核心部件之一就是红外非线性光学晶体。只有不具有对称中心的晶体才可能有非线性光学效应。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-BaB₂O₄)、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)，红外非线性晶体的激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，寻找探索具有非线性光学系数大、中远红外透过范围宽、抗激光损伤阈 值高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

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种LiGaGe₂S₆化合物和LiGaGe₂S₆非线性光学晶体及制备方法与应用。

本发明提供一种化学式为LiGaGe₂S₆的化合物。

本发明提供一种LiGaGe₂S₆化合物的制备方法，步骤如下：

将含Li物质、含Ga物质、含Ge物质和单质S按照摩尔比Li:Ga:Ge:S＝1：1:2:6的比例配料并混合均匀后，加热至800-950℃进行固相反应，得到化学式为LiGaGe₂S₆的化合物；

其中，所述的含Li物质为锂单质或硫化锂，所述的含Ge物质为锗单质或二硫化锗，所述的含Ga物质为镓单质或三硫化二镓。

所述的固相反应的步骤为：将上述配料研磨之后装入石英管中，对石英管抽真空至10^-3pa并进行熔化封装，放入马弗炉中，以10-50℃/小时的速率升温至800-950℃，恒温20小时，待冷却后取出样品；对取出的样品重新研磨混匀再置于石英管中抽真空至10^-3pa并进行熔化封装，再放入马弗炉内升温至800-950℃烧结20小时；将样品取出，并捣碎研磨得粉末状LiGaGe₂S₆化合物。

所述的LiGaGe₂S₆化合物可按下述化学反应式制备：