[发明专利]一种氟代亚硒酸镥倍频晶体及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种氟代亚硒酸镥倍频晶体及其制备和应用，该晶体材料的化学式为Lu₃F(SeO₃)₄，属于三方晶系，空间群为P6₃，晶胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝2。与现有技术相比，本发明制备的化合物Lu₃F(SeO₃)₄在1064nm激光照射下，其粉末倍频强度约为KH₂PO₄(KDP)晶体的2.5倍，且在该频率的激光照射下可以实现相位匹配，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

本发明属于非线性光学晶体材料技术领域，涉及一种氟代亚硒酸镥倍频晶体及其制备和应用。

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。

目前已商业化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。随着激光技术的发展和可调谐激光器的出现，非线性光学器件发展迅速，激光倍频、混频、参量振荡与放大；电光调制、偏转、Q开关和光折变器件等相继出现。以上的这些研究与应用，对非线性光学材料提出了更多更高的物理、化学性能的要求，也促进了非线性光学材料的迅速发展。二阶非线性光学晶体材料必须具有非中心对称的结构。随着技术的发展和需求的提高，需要不断的开发新型的非线性晶体。目前，尚未见任何有关将镥元素、硒元素、氟元素等结合来增强材料倍频系数等性能的研究。

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氟代亚硒酸镥倍频晶体及其制备和应用。制备的光学晶体表现出强的倍频效应，宽的透光范围，其粉末SHG系数为KH₂PO₄(KDP)的2.5倍，且能实现相位匹配，是具有潜在应用价值的非线性光学材料。

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氟代亚硒酸镥倍频晶体，其特征在于，其化学式为Lu₃F(SeO₃)₄。

进一步的，本申请的光学晶体其属于三方晶系，空间群为P6₃，晶胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝2。

更进一步的，晶胞参数为更优选的，晶胞参数为更进一步优选的，光学晶体的晶胞参数为

本发明的无机化合物晶体Lu₃F(SeO₃)₄的晶体结构如图1所示。图1(a)和(b)为Se和Lu的配位环境示意图，图1(c)是晶体结构沿c轴方向的投影示意图。可以看出，每个不对称单元中含有一个Lu，两个Se，一个F和四个O原子。每个Lu原子与1个F原子和7个O原子连接成扭曲的双帽三棱柱，而每个Se原子与3个O原子连接形成SeO₃三角锥。三个Lu原子通过F原子以及三个SeO₃连接，形成一个初级构造单元Lu₃(μ₃-F)(SeO₃)₄，一个初级构造单元与相邻六个Lu₃(μ₃-F)(SeO₃)₄连接形成三维框架结构。从图1(c)中我们可以看出，SeO₃中孤对电子的沿c轴方向排列基本一致。这种排列方式有利于增大化合物的极性，从而增强其非线性光学系数。

本发明的无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为340～360nm。更优选地，所述无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为350nm。