CN102644117A - 硒铟铋钡单晶体及其制备和用途 - Google Patents

硒铟铋钡单晶体及其制备和用途 Download PDF

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林晨升
程文旦
张炜龙
张�浩
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Abstract

本发明涉及红外非线性光学单晶体硒铟铋钡及其合成及应用。硒铟铋钡，分子式：Ba2InBiSe5，分子量为993.26，属正交晶系，空间群Cmc21，单胞参数为
Figure DDA0000158156550000013
α＝β＝γ＝90°， Z＝4。采用封闭真空石英坩埚高温反应法制备。硒铟铋钡晶体具有优良的红外非线性光学性能，实验测定其粉末SHG强度约为SiO2的230倍。可用于制备红外波段激光变频器件以及近红外滤光器件等。

Description

硒铟铋钡单晶体及其制备和用途
技术领域
本发明属于红外非线性光学材料及其制备。
背景技术
波长范围在2～20μm中、远红外波段的激光光源在民用和军用高科技领域中都具有重要的应用，并且相干性良好的可调谐红外激光光源在远程传感、红外激光雷达制导和光电对抗等应用中具有重要作用。
目前，2～20μm中、远红外波段激光的产生主要是基于非线性光学原理及红外非线性光学晶体变频技术的应用。现常用的红外非线性光学晶体主要有AgGaS2，AgGaSe2，ZnGeP2等。在国内外，这些晶体都已成功应用于民用高科技领域和军事装备中。但是目前的这些晶体在性能上还不能达到人们理想的水平，随着中、远红外技术的不断发展，对红外非线性晶体的需求也在不断提高，因此，探索新型红外非线性晶体在民用高科技产业和提升军事装备都具有重要的战略意义。
发明内容
本发明的目的之一在于制备硒铟铋钡单晶体。本发明的目的之二在于制备硒铟铋钡粉末。
本发明制备的硒铟铋钡单晶体，其化学式为Ba2BiInSe5，分子量为993.26，属正交晶系，空间群Cmc21，单胞参数为
Figure BDA0000158156530000011
Figure BDA0000158156530000013
Figure BDA0000158156530000014
α＝β＝γ＝90°，
Figure BDA0000158156530000015
Z＝4。该晶体结构由沿a轴方向的无限一维1 ∞[BiInSe5]4-阴离子链及其周围的六列Ba2+阳离子阵列组成，沿晶轴a方向，BiSe5四角锥共棱连接构成了Bi-Se一维链，InSe4四面体共顶点连接成了In-Se一维链，两种一维链之间再通过共顶点连接成了整个一维1 ∞[BiInSe5]4-阴离子链结构。
红外倍频实验表明，硒铟铋钡(Ba2BiInSe5)具有优良的红外非线性光学性能，在2.3μm激光照射下输出很强的1.155μm倍频光输出，其粉末SHG强度大致相当于SiO2的230倍。硒铟铋钡作为一种极性晶体预期在电光调制、光折变信息处理等高科技领域中也有潜在应用前景。作为红外非线性光学材料在现代科学技术中，特别是若干军事和民用高科技领域中，具有重要的应用价值。
附图说明
图1.硒铟铋钡晶体的沿a轴方向的结构图。图2.硒铟铋钡的纯相粉末图；所合成的粉末与单晶模拟粉末XRD图有较高的吻合度，说明说得到的粉末是纯相。图3.硒铟铋钡SHG强度比较图；图中可以看到170目样品硒铟铋钡SHG强度是相应尺寸SiO2的230倍。采用仪器为：荧光光谱仪(FluorescenceSpectrometer)，仪器型号为：FSP920，生产厂家：Edinburgh。
具体实施方式
实施例1硒铟铋钡单晶体制备：按Ba∶Bi∶In∶Se的摩尔比为2∶1∶1∶5，称取Ba，Bi，In与Se混合均匀，放入石英坩埚中，抽真空后封口，置于高温炉中于900至950℃反应数小时，然后恒温数小时，再缓慢降至室温，可获得较多亮黑色片块状单晶。单晶X射线衍射分析表明该化合物为硒铟铋钡，晶体参数如上所述，结构如附图1所示。
实施例2硒铟铋钡粉末制备：按Ba∶Bi∶In∶Se的摩尔比为2∶1∶1∶5，称取Ba，Bi，In与Se混合均匀，放入石英坩埚中，抽真空后封口，置于高温炉中于900至1000℃反应数小时，以一定速率降至室温，即可得到黑色多晶粉末。

Claims (3)

1.一种硒铟铋钡非线性光学单晶体，其化学式为Ba2BiInSe5，分子量为993.26，属正交晶系，空间群Cmc21，单胞参数为
Figure FDA0000158156520000011
Figure FDA0000158156520000013
α＝β＝γ＝90°，
Figure FDA0000158156520000014
Z＝4。
2.一种权利要求1所述的硒铟铋钡非线性光学单晶体的制备方法，包括如下步骤：以Ba，In，Bi与硫Se为原料，其摩尔比为2∶1∶1∶5，真空氛围，先缓慢升温至约600℃下预烧，反应完全后继续升温，最后在800-1000℃恒温，然后降至室温，获得亮黑色晶体。
3.一种权利要求1的硒铟铋钡单晶体用于制备红外波段激光变频器件以及近红外滤光器件。
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