CN103834996B - 非线性光学晶体β-AgI3O8及其制备与用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非线性光学晶体β‑AgI3O8及其制备方法。该化合物化学式为AgI3O8，属于四方晶系，空间群为晶胞参数为 Z=8，晶胞体积为采用水热法制备得到无色粒状β‑AgI3O8晶体。β‑AgI3O8晶体的粉末倍频(SHG)效应为KDP(KH2PO4)的8倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型非线性光学晶体材料。
背景技术
非线性光学晶体，可以对激光进行变频，拓宽激光光源的范围，扩展激光的应用领域。目前，已报道的大量非线性光学晶体中，KH2PO4(KDP),KTiOPO4(KTP),β-BaB2O4(BBO)，LiB3O5(LBO)，α-LiIO3等已经实现产业化生产，在若干军用和民用领域中都有一系列重要应用，例如激光武器、核聚变激光驱动、光通讯、光存储、激光打印等。
碘酸盐是探索性能优异的新型非线性光学材料的一大热点体系。简单的三元碘酸盐，如α-HIO3,α-LiIO3等，早在二十年前，已被详细的研究报道。近年来，碘酸盐的研究主要集中在将含具有d0电子构型过渡金属离子(Ti(IV)、V(V)、Nb(V)、Ta(V)、Mo(VI)、W(VI))的畸变氧八面体基团与IO3 -基团复合到一起的四元碘酸盐体系,利用畸变氧八面体与IO3 -基团的协同效应提高其二阶非线性光学系数。基于此策略,已有大量的新型含d0过渡金属的四元碘酸盐被报道，如K(VO)2O2(IO3)3,BaNbO(IO3)5,LiTi(IO3)6等，均表现出极强的倍频效应。同时，也发现了一些新的三元碘酸盐非线性光学晶体，如NaI3O8,Cs2I4O11等，表现出优异的二阶非线性光学性能。对于含银的三元碘酸盐晶体，仅有化合物AgIO3被报道。我们通过对碘酸盐体系展开系统的探索，发现了新型的三元碘酸盐非线性光学晶体材料β-AgI3O8,相关工作至今尚未见文献报道。β-AgI3O8表现出强的倍频效应以及宽的透光范围，是具有应用价值的新型非线性光学晶体材料。
发明内容
本发明的目的:(1)提供一种化合物β-AgI3O8，其化学式为AgI3O8;(2)提供一种晶体β-AgI3O8，其化学式为AgI3O8;(3)提供β-AgI3O8晶体的制备方法;(4) 提供β-AgI3O8晶体的用途。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种化合物β-AgI3O8，该化合物化学式为AgI3O8，属于四方晶系，空间群为晶胞参数为 Z=8，晶胞体积为
本发明提供了化合物β-AgI3O8的晶体。
β-AgI3O8晶体结构中含有IO3 -和IO4 3-两种基本阴离子基团，一个IO4同时与两个IO3通过共顶点连接成一个[I3O8]-基团；此[I3O8]-基团通过Ag+离子连接形成平行于ab平面的[AgI3O8]电中性层。相邻的层进一步通过弱的I…O作用，沿c轴堆积，构成三维结构。晶体结构如图1所示。
本发明提供了β-AgI3O8晶体的制备方法，采用水热法制备。
本发明提供了β-AgI3O8晶体的水热法制备方法，制备过程为：称量原料AgNO3和I2O5，采用水做溶剂，密封于水热反应釜中进行水热反应，反应温度为180～250℃，反应时间1～10天，然后降温至30℃，降温速度是0.5～100℃/天，过滤清洗，即可获得β-AgI3O8的晶体（见图3）。将得到的晶体样品研磨成粉末，对其进行XRD测试，结果如图2。
原料AgNO3可以用AgIO3替代，原料I2O5可以采用HIO3替代。
本发明提供了β-AgI3O8晶体用于制备激光频率转换器件。
本发明提供了β-AgI3O8晶体的用途，其特征在于：该晶体用于实现波长为1.064μm的激光光束的二倍频或三倍频谐波输出。
本发明的效果在于提供一种新的化合物β-AgI3O8，以及该化合物的晶体，及其制备方法和用途。采用水热法，生长得到了无色的β-AgI3O8晶体（见图3）。利用调Q的Nd:YAG激光器输出的波长为1.064μm的激光作为基频光进行粉末倍频法测试，表明β-AgI3O8晶体具有较大的倍频效应，约为KH2PO4(KDP)的8倍，且能在1.064μm→0.532μm激光倍频过程实现相位匹配。该倍频效应比目前已经广泛使用的BBO晶体强。采用较大尺寸的晶体，进行透过光谱测试，表 明该晶体具有较宽的透过范围，其紫外截止吸收边约为345nm，红外截止边约为6.10μm（见图4）。鉴于以上初步的测试结果，可以预测β-AgI3O8晶体将可以用来制备实现Nd:YAG激光器的二倍频或三倍频激光输出的谐波发生器，将在非线性光学领域中获得广泛的应用。
附图说明
图1是β-AgI3O8晶体结构示意图。其中a是沿a轴看的三维结构图，b是沿c方向看的单个[AgI3O8]层的结构图。
图2是β-AgI3O8晶体X射线衍射图谱，其中a是根据晶体结构拟合得到的X射线衍射图谱，b是采用水热法得到的β-AgI3O8晶体研磨成粉末后X射线衍射测试得到的图谱。
图3是采用水热法制备得到的β-AgI3O8晶体照片。
图4是β-AgI3O8晶体的透过光谱。
具体实施方式
实施例1
采用水热合成法合成β-AgI3O8晶体
AgNO3(0.20mmol,34.0mg),I2O5(8.0mmol,2670.5mg)和H2O(2.0mL)装入水热反应釜中，密封，置于箱式电阻炉中，经过6小时从30℃升温到210℃，恒温反应72小时，然后以每小时1.0℃的速率降至30℃，过滤清洗，可得到无色粒状β-AgI3O8晶体（见图3）。将得到的晶体研磨成粉末，对其进行粉末X射线衍射测试，所得图谱（图2中b）与由晶体结构拟合得到的X射线衍射图谱(图2中a)完全一致。
实施例2
采用水热合成法合成β-AgI3O8晶体
AgIO3(0.20mmol,56.7mg),I2O5(8.0mmol,2670.5mg)和H2O(2.0mL)装入水热反应釜中，密封，置于箱式电阻炉中，经过6小时从30℃升温到210℃，恒温反应72小时，然后以每小时1℃的速率降至30℃，过滤清洗，可得到无 色粒状β-AgI3O8晶体。
实施例3
采用水热合成法合成β-AgI3O8晶体
AgNO3(0.20mmol,34.0mg),HIO3(16.0mmol,2814.6mg)和H2O(2.0mL)装入水热反应釜中，密封，置于箱式电阻炉中，经过6小时从30℃升温到210℃，恒温反应72小时，然后以每小时1℃的速率降至30℃，过滤清洗，可得到无色粒状β-AgI3O8晶体。
实施例4
采用水热合成法合成β-AgI3O8晶体
AgIO3(0.20mmol,56.7mg),HIO3(16.0mmol,2814.6mg)和H2O(2.0mL)装入水热反应釜中，密封，置于箱式电阻炉中，经过6小时从30℃升温到210℃，恒温反应72小时，然后以每小时1℃的速率降至30℃，过滤清洗，可得到无色粒状β-AgI3O8晶体。
Claims (3)
1.非线性光学晶体β-AgI3O8，化学式为AgI3O8，属于四方晶系，空间群为晶胞参数为Z＝8，晶胞体积为
2.权利要求1所述晶体的制备方法，采用水热法制备，其步骤为：采用AgNO3和I2O5为原料，采用水做溶剂，密封于水热反应釜中进行水热反应，反应温度为210℃，反应时间为72小时，然后降温至30℃，降温速度是1℃/小时，过滤清洗，即可获得化合物β-AgI3O8的晶体；
其中，所述原料中Ag元素和I元素的摩尔比为1:80。
3.权利要求2所述的晶体用于制备激光频率转换器件，其特征在于：该晶体用于实现波长为1.064μm的激光光束的二倍频或三倍频谐波输出。
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