[发明专利]一水合碘酸铕红外非线性光学晶体材料及其制备与应用

说明书

本发明涉及一水合碘酸铕红外非线性光学晶体材料及其制备与应用，该晶体材料的化学式为Eu(IO₃)₃·H₂O，分子量为694.68，属于单斜晶系，其空间群为P2₁，晶胞参数为：α＝γ＝90°，β＝109.5～110.0°，Z＝2，晶胞体积为：与现有技术相比，本发明一水合碘酸铕红外非线性光学晶体材料具有优良的光学性能，在1064nm激光辐照下，粉末倍频强度约为磷酸二氢钾晶体的4.5倍，在波长1064nm的激光下测得其激光损伤阈值为已商业化的红外二阶非线性材料银镓硫的43倍。此外，该晶体材料在紫外‑可见光‑近红外区(0.3‑2.5μm)和红外区(3.2‑10.4μm)有很宽的透过范围，在激光频率转换、光电调制、激光信号全息储存等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于无机化学、晶体学和非线性光学材料技术领域，涉及一种无机稀土碘酸盐——一水合碘酸铕红外非线性光学晶体及其制备与应用。

背景技术

二阶非线性光学晶体是一种广泛应用于激光领域的光电功能材料，在激光频率转换、光电调制、激光信号全息储存、激光通讯等方面具有重要的应用价值。目前已被实际应用的二阶非线性光学材料有β-偏硼酸钡(β-BaB₂O₄)、硼酸锂(LiB₃O₅)、磷酸二氢钾(KH₂PO₄)、磷酸钛氧钾(KTiOPO₄)、铌酸锂(LiNbO₃)、钛酸钡(BaTiO₃)、银镓硫(AgGaS₂)、锌锗磷(ZnGeP₂)等，其中应用于红外波段的非线性光学材料因其本身性质缺陷，在实际应用中多有掣肘。红外区域的3-5μm和8-12μm波段作为大气传输窗口，适用于该波段的中红外非线性光学材料在激光制导、红外遥感、医学诊疗、激光通讯和工业控制等民用领域有着广阔的应用前景；同时，近期在军事技术领域如目标追踪定位、红外对抗等方面对该波段激光的应用需求也快速增长。随着红外激光技术的广泛应用和非线性光学器件的发展迅速，当前对红外非线性光学材料的理化性能的要求也越来越高，目前商业化的红外非线性光学晶体材料已不能满足实际应用的需要。因此，研究适用于中红外的新型非线性光学晶体材料是当前无机光学功能材料领域的一个重要方向。

发明内容

本发明的目的在于，解决当前缺乏可实际应用的红外非线性光学晶体材料的问题，提供一种性能良好的中红外非线性光学晶体材料——一水合碘酸铕及其制备与应用。金属碘酸盐具有较强的倍频效应、较宽的透过波段、较高的激光损伤阈值和热稳定性等优良的性质，有望作为非线性光学晶体材料获得实际应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一水合碘酸铕红外非线性光学晶体材料，该晶体材料的化学式为Eu(IO₃)₃·H₂O，分子量为694.68，属于单斜晶系，空间群为P2₁。

进一步地，该晶体材料的晶胞参数为：α＝γ＝90°，β＝109.5～110.0°，Z＝2，晶胞体积为：

本发明一水合碘酸铕红外非线性光学晶体材料的晶体结构如下：每个Eu³⁺离子分别和八个来自IO₃基团的O原子配位，形成不对称的EuO₈双帽三棱柱构型多面体；EuO₈多面体和I(1)O₃、I(3)O₃三角锥以共顶点的方式沿ab轴平面无限交替相连，形成二维层状结构；这些层状结构之间通过I(2)O₃桥接，构成三维网络框架。结构中具有沿b轴方向延伸的八元环孔道，水分子位于孔道中，并通过弱的氢键和结构框架相互作用，得到稳定的水合结构。

一水合碘酸铕红外非线性光学晶体材料的制备方法，该方法为水热合成法，包括以下步骤：