[发明专利]一种碘酸磷酸铈二阶非线性光学晶体材料及其制备与在激光频率转化中的应用

说明书

本发明涉及一种碘酸磷酸铈二阶非线性光学晶体材料及其制备与在激光频率转化中的应用，该晶体材料的化学式为Ce(IO₃)₂(H₂PO₄)₂，分子量为683.89，属于正交晶系，其空间群为Pna2₁，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝4，晶胞体积为本发明的碘酸磷酸铈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倍，可实现相位匹配。此外，该晶体材料在可见光‑红外光区(0.4～8μm)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

本发明属于光学晶体材料技术领域，涉及一种碘酸磷酸铈二阶非线性光学晶体材料及其制备与在激光频率转化中的应用。

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。

磷酸盐作为二阶非线性光学晶体具有带隙宽、稳定性高等特点，但存在倍频效应较弱的缺点。目前尚未见到碘酸磷酸盐作为红外非线性光学晶体材料的文献报道。本发明也正是基于此而提出的。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种碘酸磷酸铈二阶非线性光学晶体材料及其制备与在激光频率转化中的应用，以得到同时具有大的带隙和强非线性光学性能的晶体材料，同时该材料具有极高的激光损伤阈值和宽的红外透过范围。

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磷酸铈二阶非线性光学晶体材料，其化学式为Ce(IO₃)₂(H₂PO₄)₂。

进一步的，该晶体材料属于正交晶系，其空间群为Pna2₁，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝4，晶胞体积为

本发明的碘酸磷酸铈的晶体结构如下：每个Ce⁴⁺离子分别和八个氧原子配位形成[CeO₈]多面体，其中四个氧配体分别来源于四个[IO₃]基团，另外四个氧配体则来自于四个[H₂PO₄]基团。相邻的[CeO₈]多面体之间通过[IO₃]和[H₂PO₄]基团桥接构成三维网络结构。

本发明的技术方案之二提供了一种碘酸磷酸铈二阶非线性光学晶体材料的制备方法，先取铈源、碘源、磷酸和水混合后，得到初始混合料，再在水热条件下晶化，即得到目的产物。