[发明专利]一种碘酸钪二阶非线性光学晶体材料及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种碘酸钪二阶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α‑Sc(IO₃)₃，分子量为569.66，属于六方晶系，空间群为P6₃，晶胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝2，晶胞体积为本发明的碘酸钪晶体材料具有优良的光学性能，该晶体具有极强的倍频响应，在1064nm激光照射下其粉末SHG系数为KH₂PO₄(KDP)的16倍，在2100nm激光照射下其粉末SHG系数为AgGaS₂(AGS)的1.5倍，且均能实现相位匹配。该晶体还具有宽的光学带隙(4.20eV)，大的双折射(Δn＝0.219@546nm)及极强的物理化学稳定性。

技术领域

本发明属于非线性光学材料技术领域，涉及一种碘酸钪二阶非线性光学晶体材料及其制备与应用。

背景技术

可以实现频率转换和产生相干光的非线性光学材料因其在激光和光子技术中的应用潜力引起了研究者们的关注。应用于紫外-可见-近红外区域的非线性光学材料的开发已取得了很多成果，例如β-BaB₂O₄(BBO),LiB₃O₅(LBO),CsB₃O₅(CBO),KH₂PO₄(KDP)。相比之下，中/远红外(3μm)激光技术却有待进一步开发，目前应用的红外非线性光学硫族化合物材料(例如类黄铜矿的AgGaS₂,AgGaSe₂,ZnGeP₂)具有明显的缺陷，例如双光子吸收或激光损伤阈值很低。在激光制导，通讯，遥感和医学诊断等实际应用中，迫切需要3-5μm(一个关键的大气窗口)的激光器，因此合成能够满足严格条件(稳定的理化性质，强SHG响应，透过窗口宽，激光损伤阈值(LDT)高)的红外非线性光学材料在当今科学技术中势在必行。

商业化的晶体α-LiIO₃代表了一大类化合物，显示出压电，铁电，光电，热电和非线性光学的多种特性。α-LiIO₃的出色的线性和非线性光学特性(强SHG响应(10×KDP)，宽带隙(4.00eV)和宽透过窗口(0.28-6μm))来源于[IO₃]基团的完美平行排列。然而，其严重的湿敏性严重阻碍了其实际应用。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种碘酸钪二阶非线性光学晶体材料及其制备与应用，解决当前缺乏可实际应用的中/远红外(3μm)非线性光学晶体材料的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种碘酸钪二阶非线性光学晶体材料，其化学式为α-Sc(IO₃)₃。

进一步的，该晶体材料属于六方晶系，其空间群为P6₃，晶胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝2，晶胞体积为

更进一步的，该晶体材料的晶胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝2，晶胞体积为

本发明的碘酸钪的晶体结构如下：每个Sc³⁺与[IO₃]基团中的六个氧原子进行配位形成[ScO₆]八面体，每个[IO₃]基团通过两个μ₂-O原子连接到两个[ScO₆]八面体，形成3D[Sc(IO₃)₃]_∞框架。