[发明专利]一种非线性光学晶体碘亚硒酸铋及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种非线性光学晶体碘亚硒酸铋及其制备方法和应用，非线性光学晶体碘亚硒酸铋化学式为BiSeIO₆，为正交晶系，空间群为Pna2(1)，晶胞参数为a=7.115Å，b=11.335Å，c=6.717Å，V=541.67ų；将铋源、碘源、硒源按照铋元素、碘元素、硒元素摩尔比1~1.2:1~1.2:1~1.2的比例混合，于150~250℃下水热反应24小时以上，得非线性光学晶体碘亚硒酸铋。本发明中的非线性光学晶体碘亚硒酸铋在激光频率变换设备中的应用。具有强的倍频效应，在1064nm脉冲激光泵浦下产生的粉末倍频强度为同等条件下磷酸二氢钾（KDP）的6倍，并且可以实现I类相位匹配，有利于激光器件的调试和高效率的激光变频应用。

技术领域

本发明属于非线性光学晶体材料领域，具体涉及一种非线性光学晶体碘亚硒酸铋及其制备方法和应用。

背景技术

基于非线性光学晶体的激光频率变换和调谐技术，主要是通过倍频、和频、差频、光参量放大和光参量振荡等非线性光学过程实现的，在光谱分析、激光加工、激光通信、激光医疗、激光显示等领域具有重要而广泛的应用。目前可见光波段非线性光学晶体开发较为成熟，广泛应用的晶体包括BaB₂O₄ (BBO)，LiB₃O₅ (LBO)，KTiOPO₄ (KTP)等。另一方面，能够实用的红外波段的非线性光学晶体数量较少，主要有AgGaS₂（AGS）、ZnGeP₂（ZGP）等，它们具有较宽的红外透过范围和大的倍频系数，然而由于光学带隙小、光学吸收系数大，限制了其在紫外和可见光波段的应用。

目前对于光电功能器件的多功能化、小型化和集成化的需求，促使人们亟需开发从紫外到红外波段具有宽泛透光范围的非线性光学晶体。

发明内容

针对现有技术中存在的非线性光学晶体透光范围小的问题，本发明提供了一种非线性光学晶体碘亚硒酸铋及其制备方法和应用，采用含孤对电子立体化学活性的Bi³⁺、Se⁴⁺和I⁵⁺为中心阳离子，协同构筑了具有三维立体框架结构的非心极性新型非线性光学晶体材料碘亚硒酸铋，扩宽了将其应用于非线性光学晶体的透光范围，用于激光加工、光谱分析、通信、医疗等领域。

本发明通过以下技术方案实现：

一种非线性光学晶体碘亚硒酸铋，其特征在于，其化学式为BiSeIO₆，为正交晶系，空间群为Pna2(1)，晶胞参数为a = 7.115 Å，b = 11.335Å，c = 6.717 Å，V=541.67 ų。

本发明中，所述的非线性光学晶体碘亚硒酸铋制备方法为，将铋源、碘源、硒源按照铋元素、碘元素、硒元素摩尔比1~1.2:1~1.2:1~1.2的比例混合，于150~250℃下水热反应24小时以上，得非线性光学晶体碘亚硒酸铋。

进一步地，所述水热反应的时间为24~72h。

进一步地，所述的铋源为硝酸铋、氧化铋、氯化铋、氟化铋、碳酸铋中的一种以上。

进一步地，所述的硒源为二氧化硒、亚硒酸、亚硒酸钠、亚硒酸钾中的一种以上。

进一步地，所述的碘源为五氧化二碘、碘酸、碘酸钠、碘酸钾中的一种以上。

进一步地，所述的水热反应溶剂为水或稀硝酸。

进一步地，所述的稀硝酸浓度为3~10%。

本发明中，所述的非线性光学晶体碘亚硒酸铋在激光频率变换设备中的应用。具有强的倍频效应，在1064nm脉冲激光泵浦下产生的粉末倍频强度为同等条件下磷酸二氢钾（KDP）的6倍，并且可以实现I类相位匹配，有利于激光器件的调试和高效率的激光变频应用。