CN115652428A - 一种非线性光学晶体nh3bh3及其制法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非线性光学晶体NH3BH3及其制法和用途。一种NH3BH3化合物在非线性光学晶体上的应用。本发明的非线性光学晶体NH3BH3具有较短的紫外吸收截止边、较大的SHG响应、宽透明度、适中的双折射、物理化学性能稳定、易于加工和保存等优点，可用于制作非线性光学器件。
Description
技术领域
本说明书涉及一种非线性光学晶体NH3BH3及其制法和用途。
技术背景
近年来，深紫外激光光源(λ<200nm)在激光加工技术、生物医学、精密科学研究设备和激光高分辨率光刻等重要领域得到了持续的应用。全固态激光器因其在尺寸、使用方法和光束质量方面的优势，成为深紫外激光应用的最佳选择。此时，作为深紫外全固态激光器的核心器件，深紫外(DUV)非线性光学(NLO)材料的性能已成为深紫外激光器产生和应用的关键。因此，深紫外非线性光学材料已成为当前国内外的研究热点。
经过多年的不懈努力，目前已成功发现众多UV和DUVNLO材料，包括硼酸盐、碳酸盐、硝酸盐和磷酸盐等。但是，在众多已发现的NLO材料中，仅有KBe2BO3F2(KBBF)晶体可以实现深紫外相位匹配输出。尽管如此，由于铍的强分层倾向和急性毒性，高品质KBBF的工业生产仍然受到限制。因此，探索具有优良性能的新型深紫外非线性光学晶体仍然是迫切而必要的。
半个多世纪以来，人们提出了许多基于阴离子基团理论的材料设计策略，以开发新的深紫外NLO晶体。一般来说，DUVNLO材料的结构单元可分为两类:π共轭单元和非π共轭单元。π共轭单元包括[CO3]2-、[BO3]3-、[B3O6]3-等基本构筑单元；非π共轭单元主要集中在[PO4]3-、[SO4]2-、[PO3F]2-等基本单元。然而，DUVNLO分子晶体目前仍未报道。
氨硼烷(NH3BH3)的空间群为I4mm，晶胞参数为
Z＝2。目前为止，除了基本的物理化学性能(包括结构、热稳定性以及光谱测试)以外，关于NH3BH3性能研究主要集中在储氢材料范畴。而NH3BH3作为一种非线性光学晶体材料仍未被报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非线性光学晶体NH3BH3及其制法和用途。本发明的非线性光学晶体NH3BH3具有较短的紫外吸收截止边、较大的SHG响应、宽透明度、适中的双折射、物理化学性能稳定、易于加工和保存等优点，可用于制作非线性光学器件。
本发明的技术方案如下：
一种NH3BH3化合物在非线性光学晶体上的应用。
非线性光学晶体NH3BH3的制备方法，包括如下步骤：
a.将NH3BH3固体和蒸馏水在室温下搅拌直至溶解成澄清溶液，所述的NH3BH3固体和蒸馏水的比例为NH3BH3：H2O＝1～1.5g:1mL；
b.将步骤a得到的澄清溶液用设有多个通气孔的保鲜膜封口，然后在3-5℃下进行缓慢挥发，直至析出无色条状晶体，即得所述的非线性光学晶体NH3BH3。
非线性光学晶体NH3BH3的用途，所述的非线性光学晶体NH3BH3用于制备非线性光学器件。
优选地，所述的非线性光学器件包括倍频发生器、上频率转化器、下频率转化器或光参量振荡器。
一种非线性光学器件，由非线性光学晶体NH3BH3制备而成。
较之前的现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)所述的NH3BH3非线性光学晶体具有较短的紫外吸收截止边、较大的SHG响应、宽透明度、适中的双折射、物理化学性能稳定、易于加工和保存等优点；
(2)本发明所述方法中使用的试剂及原料无毒，生长周期短，成本低；
(3)该NH3BH3非线性光学晶体可用于制作非线性光学器件；
(4)本发明非线性光学晶体制作的非线性光学器件可用于光学、高新科技和现代军事技术领域中，例如激光武器、激光投影电视、光计算和光纤通讯等。
附图说明
图1是用NH3BH3晶体制成的一种典型的非线性光学器件的工作原理图，其中1是激光器，2是入射激光束，3是经晶体后处理和光学加工的NH3BH3晶体，4是所产生的激光束，5是滤光片。
图2为NH3BH3分别放置0天和7天的多晶粉末X射线衍射图谱与基于NH3BH3晶体结构模拟的X射线衍射图谱。
图3为NH3BH3晶体结构图。
图4为NH3BH3晶体的透过光谱图。
图5为理论计算NH3BH3晶体在不同波长下的折射率以及双折射。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步描述本发明。本领域技术人员知晓，下述实施例不是对本发明保护范围的限制，任何在本发明基础上做出的改进和变化都在本发明的保护范围之内。
实施例1-3是关于NH3BH3非线性光学晶体及其制备方法。
实施例1
一种NH3BH3非线性光学晶体的制备方法，包括如下步骤：
a.将10g的NH3BH3固体样品直接放入装有10mL蒸馏水的烧杯中，室温下搅拌直至溶解；
b.将步骤a中的澄清溶液用保鲜膜封口并用针戳出小孔，然后置于3℃的环境中进行缓慢挥发直至析出无色条状晶体，得到NH3BH3非线性光学晶体。
如图2所示，本实施例所得的晶体的粉末X射线衍射图谱与根据其单晶结构拟合所得的图谱一致，将该晶体粉末放置7天后，其粉末X射线衍射图谱无变化，表明该晶体的稳定性优异。所得的晶体的结构图如图3所示。
实施例2
a.具体操作步骤是：将15g的NH3BH3固体样品直接溶装有10mL蒸馏水的烧杯中，室温下搅拌直至溶解；
b.将步骤a中的澄清溶液用保鲜膜封口并用针戳出小孔，然后置于5℃的环境中进行缓慢挥发直至析出无色条状晶体，得到NH3BH3非线性光学晶体。
本实施例所得的晶体的粉末X射线衍射图谱与根据其单晶结构拟合所得的图谱一致，将该晶体粉末放置7天后，其粉末X射线衍射图谱无变化，表明该晶体的稳定性优异。所得的晶体的结构图如图3所示。
实施例3
a.具体操作步骤是：将15g的NH3BH3固体样品直接溶装有10mL蒸馏水的烧杯中，室温下搅拌直至溶解；
b.将步骤a中的澄清溶液用保鲜膜封口并用针戳出小孔，然后置于3℃的环境中进行缓慢挥发直至析出无色条状晶体，得到NH3BH3非线性光学晶体。
本实施例所得的晶体的粉末X射线衍射图谱与根据其单晶结构拟合所得的图谱一致，将该晶体粉末放置7天后，其粉末X射线衍射图谱无变化，表明该晶体的稳定性优异。所得的晶体的结构图如图3所示。
将实施例1所得的NH3BH3非线性光学晶体作漫反射光谱测试，如图4所示，该晶体的紫外吸收截止边为185nm；该晶体不易碎裂，不吸潮；将实施例1所得的NH3BH3非线性光学晶体，放在附图1所示装置标号为3的位置处，在室温下，用调QNd:YAG激光器作基频光源，入射波长为1064nm的近红外光，输出波长为532nm的绿色激光，激光强度约相当于KDP的2倍。而且本发明晶体具有适中的双折射(0.056@550nm)(如图5所示)，此外该晶体还具有较好的物化稳定性能。
附图1为对本发明采用NH3BH3晶体制作的非线性光学器件的简单说明。由激光器1发出光束2射入NH3BH3晶体3，所产生的出射光束4通过滤波片5，从而获得所需要的激光束。该非线性光学激光器可以是倍频发生器或上、下频率转换器或光参量振荡器等。
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种NH3BH3化合物在非线性光学晶体上的应用。
2.非线性光学晶体NH3BH3的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.将NH3BH3固体和蒸馏水在室温下搅拌直至溶解成澄清溶液，所述的NH3BH3固体和蒸馏水的比例为NH3BH3：H2O＝1～1.5g:1mL；
b.将步骤a得到的澄清溶液用设有多个通气孔的保鲜膜封口，然后在3-5℃下进行缓慢挥发，直至析出无色条状晶体，即得所述的非线性光学晶体NH3BH3。
3.非线性光学晶体NH3BH3的用途，其特征在于：所述的非线性光学晶体NH3BH3用于制备非线性光学器件。
4.如权利要求3所述的非线性光学晶体NH3BH3的用途，其特征在于：所述的非线性光学器件包括倍频发生器、上频率转化器、下频率转化器或光参量振荡器。
5.一种非线性光学器件，其特征在于：由非线性光学晶体NH3BH3制备而成。
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