[发明专利]一种钒酸铯红外倍频晶体材料及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种钒酸铯红外倍频晶体材料及其制备与应用，该晶体材料的化学式为Cs₂V₄O₁₁，属于正交晶系，空间群为Pca2₁，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝2，与现有技术相比，本发明的钒酸铯材料具有较大的倍频效应，在1064nm激光照射下，粉末倍频强度约为KH₂PO₄(KDP)晶体的12倍；在2.10μm激光照射下测得粉末倍频效应强度约为AgGaS₂晶体的2.2倍。在波长1064nm的激光下测得激光损伤阈值为已商业化的红外二阶非线性光学晶体材料AgGaS₂的24倍。此外，该晶体材料在可见光和红外区有很宽的光学透过范围，完全透过波段为0.33～14.80μm，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，涉及一种钒酸铯红外倍频晶体材料及其制备与应用。

背景技术

二阶非线性光学晶体的典型特征是具有倍频效应(SHG)，是一种重要的光电功能材料，在激光频率转换、光电调制、激光信号全息储存等领域具有重要的应用前景。依据透光波段和适用范围，无机非线性光学晶体材料可以分为紫外光区非线性光学材料、可见光区非线性光学材料和红外光区非线性光学材料。目前已商业化的紫外和可见光区的非线性光学材料有BBO(β-偏硼酸钡)、LBO(硼酸锂)、KDP(磷酸二氢钾)、KTP(磷酸钛氧钾)等。然而，相比于已商业化的紫外和可见光区材料，红外光区域的非线性光学材料距离实际应用仍有一定差距，其原因在于现有的红外非线性光学材料，如AgGaS₂、AgGaSe₂等，虽然具有较大的倍频强度、较宽的红外透过范围，但是其合成条件苛刻，不易长成大的光学质量高的单晶，特别是激光损伤阈值过低等问题导致其仍不能满足实用化要求。因而红外光学倍频晶体材料的研究成为了当前无机材料领域的一个重要研究方向。

如专利CN101871125A公开了一系列稀土氧化物激光晶体材料，其具有如下所示的分子式：(Ln_xRe_1-x)O₃,0＜x＜0.3,其中Ln＝Yb,Tm,Nd,Er,Ho,Yb_yEr_1-y或Tm_yHo_1-y；0＜y＜1；Re＝Lu,Sc,Lu_zY_1-z或Sc_zY_1-z；0＜z＜0.3。该专利的晶体材料具有高透明性，但是其透光范围窄，难以满足红外二阶非线性光学晶体的应用需求。

另外，如中国专利ZL200710126779.1公开了一种新型红外非线性晶体钒酸铯，其分子式为CsV₂O₅，该化合物CsV₂O₅的倍频强度约为KDP的6倍，且相位不匹配。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种钒酸铯红外倍频晶体材料及其制备与应用。

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出了一种钒酸铯红外倍频晶体材料，其化学式为Cs₂V₄O₁₁。

进一步的，该晶体材料属于正交晶系，空间群为Pca2₁，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝2，