[发明专利]一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯，其分子式为Cs₂CdV₂O₆Cl₂，晶体为单斜晶系，空间群为Cm(No.8)，主要晶体学参数为α＝γ＝90.00°，β＝90.404(2)°，Z＝2和该材料有较大的可相位匹配的二阶非线性光学系数；在紫外、可见光区和红外光区有较宽的透光窗口；具有良好的热稳定性；其合成方法：分别将含铯元素、镉元素、钒元素和氯元素的原料，加入到研钵中研磨，混合均匀，转移至坩埚中，置于程序升温的马弗炉中，保温反应，缓慢降温至室温，即可得到淡黄色透明的晶体。本发明具有操作简单、实验条件温和、产品纯度高；可利用简单的固相合成法得到化合物的晶体等优点；该晶体材料能广泛应用于光学等领域。

技术领域

本发明涉及一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯及其制备方法与应用，属于无机化学领域，也属于材料科学领域和光学领域。

背景技术

利用具有非中心对称结构晶体的二阶非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器、频率转换器、光学参量振荡器等非线性光学器件，在许多领域，如激光技术、信息技术和国防军事等方面，都有着重要的应用价值。无机非线性光学材料在二阶非线性光学材料的实用化研究中居主导地位。依据透光波段和适用范围来划分，无机非线性光学晶体材料可分为紫外光区非线性光学晶体材料、可见光区非线性光学晶体材料以及红外非线性光学晶体材料。现有的性能优良的无机非线性光学晶体材料如：BBO(β-偏硼酸钡)、LBO(硼酸锂)、KDP(磷酸二氢钾)、KTP(磷酸钛氧钾)、LN(铌酸锂)、AgGaS₂(硫镓银)、AgGaSe₂(硒镓银)和ZnGeP₂(磷锗锌)等晶体，可适用于紫外、可见光和红外波段的范围。对这些晶体的研究与应用，对非线性材料提出了更多更高的物理与化学性能的要求，比如需要更宽的透光波段范围、更大的非线性光学系数、更高的激光损伤阈值、更容易生长高质量的大晶体等，同时也促进了非线性光学材料的高速发展。非线性光学材料在国民经济、国防军事等领域有着重要的价值，如实现连续可调的分子光谱，拓宽激光辐射波长的范围，开辟新的激光光源等。二阶非线性光学晶体材料必须具有非中心对称的结构，因而研究新型非中心对称的晶体材料已成为当前非线性光学材料研究领域的一个重要课题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种透光波段较宽，二阶非线性光学系数较大，能够实现相位匹配，容易制备且稳定性较好的非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯及其制备方法与应用。

实现上述目的的技术方案如下：

一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯，其分子式为Cs₂CdV₂O₆Cl₂。

上述方案中，该晶体学参数如下：单斜晶系，Cm空间群，α＝γ＝90.00°，β＝90.404(2)°，Z＝2和

上述方案中，该材料的粉末倍频效应为磷酸二氢钾的7倍，且能实现相位匹配；透光范围是0.413～10.4微米。

所述的非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯的制备方法，采用固相合成法制备，将含铯元素、镉元素、钒元素和氯元素的原料混合物，置于400～700摄氏度晶化温度下晶化得到；所述原料混合物中，铯元素、镉元素、钒元素和氯元素的摩尔比例数为：Cs:Cd:V:Cl＝1～10mol：0.5～2mol：1～10mol：0.5～5mol。优选地，Cs:Cd:V:Cl＝6mol：1mol：5mol：3mol。

上述方案中，所述晶化温度在400～700摄氏度，晶化时间不少于12小时。优选地，所述晶化温度为550摄氏度，晶化时间为72小时。

上述方案中，所述的原料混合物中，铯元素来自于含铯的化合物，所述含铯化合物为碳酸铯、硝酸铯、氧化铯、氯化铯或氯化铯中的至少一种。进一步优选地，所述铯盐为碳酸铯。