CN1396318A - 一种红外无机非线性光学晶体材料及其制备方法 - Google Patents

一种红外无机非线性光学晶体材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1396318A
CN1396318A CN 02115851 CN02115851A CN1396318A CN 1396318 A CN1396318 A CN 1396318A CN 02115851 CN02115851 CN 02115851 CN 02115851 A CN02115851 A CN 02115851A CN 1396318 A CN1396318 A CN 1396318A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cscdbr
crystal
add
redistilled water
infrared
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 02115851
Other languages
English (en)
Other versions
CN1174125C (zh
Inventor
任鹏
秦金贵
杨雪梅
刘涛
陈创天
吴以成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CNB021158517A priority Critical patent/CN1174125C/zh
Publication of CN1396318A publication Critical patent/CN1396318A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1174125C publication Critical patent/CN1174125C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种非中心对称结构的CsCdBr3晶体，由下法制得：将等摩尔量的CsBr和CdI2溶于二次蒸馏水中，回流至溶液呈透明状，过滤，自然冷却，分离析出物并干燥得到CsCdBr3；将所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸馏水，加热溶解后，置于30－60℃下的恒温槽中，加入挑好的无明显缺陷的小籽晶；半个月后，得到六棱柱状单晶即为所需晶体材料。此种无机材料在可见光区和红外光区完全透明，有较大的二阶非线性光学系数，并能得到较大尺寸的单晶，因此可用作红外波段的二阶非线性光学材料。

Description

一种红外无机非线性光学晶体材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种红外无机非线性光学晶体材料及其制备方法，属于无机化学领域，也属于光学材料领域。
背景技术
非线性光学效应起源于激光与介质的相互作用。当激光在具有非零二阶极化率的介质中传播时，会产生倍频、和频、差频、参量放大等非线性光学效应。利用晶体的二阶非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器、频率转换器、光学参量振荡器等非线性光学器件，在许多领域，如激光技术、国防方面，都有着重要的应用价值。无机非线性光学材料在二阶非线性光学材料的实用化研究中据主导地位。依据透光波段和适用范围，无机非线性光学晶体材料可分为紫外非线性光学材料、可见光区非线性光学材料、红外非线性光学材料。目前已投入实用的紫外及可见光区的无机非线性光学材料有KDP(磷酸二氢钾)、KTP(磷酸钛氧钾)、BBO(β-偏硼酸钡)、LBO(硼酸锂)等，基本可以满足大多数实用的要求。但对于红外非线性光学材料来讲，离实用还有差距。原因在于现有的红外非线性光学材料，如AgGaSe2、ZnGeP2等，虽然具有很大的二阶非线性光学系数，在红外区也有很宽的透过范围，但由于其半导体的特性，一般带宽都较低，因而其激光损伤阈值偏低，不能满足非线性光学晶体材料的实用要求。而实现红外激光的频率转换又在国民经济、国防等领域有着重要的价值，如实现连续可调的分子光谱，实现3-5μm波段激光光谱等。因而红外无机非线性光学材料的研究已成为当前非线性光学材料研究领域的一个重要课题。在1996年科学出版社出版的《非线性光学晶体材料科学》一书中，明确提出“在整个非线性光学的光谱波段内，红外波段的非线性光学晶体是一个薄弱环节，因此，对此波段的新型频率转换晶体的研究有待加强”。
对于红外无机非线性光学材料的研究来讲，如何克服非线性与激光损伤阈值的矛盾，兼顾较大的光学非线性和较高的激光损伤阈值，是新型红外非线性光学材料设计的一个关键。对于激光损伤的机理，目前尚无定论。但一般认为主要有由电子吸收所造成的热效应，和能造成电子雪崩现象的电子效应。我们认为带宽大小是决定激光损伤阈值的重要因素。半导体材料带宽小，虽然非线性光学系数较大，但也容易导致激光损伤。一条可能的途径是部分牺牲非线性光学系数，选择具有大的能隙的化合物。这样虽然非线性光学系数会降低，但相应的激光损伤阈值会提高，从而提高非线性光学材料的整体性能。我们选择卤化物作为突破点，正是基于这一考虑。卤化物往往具有良好的绝缘性，这就意味着其带宽必定较大，其晶体的激光损伤阈值也一定较高。而且过渡金属与卤素所形成的阴离子基团往往采取畸变八面体或畸变四面体的构型，常有非零的微观非线性光学系数；若能在晶体排列中形成非中心对称的空间排列方式，则应该容易表现出宏观非线性光学效应。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种带宽较大、且激光损伤阈值较大的红外无机非线性光学晶体材料及其制备方法。
本发明提供的技术方案是：一种红外无机非线性光学晶体材料，由下法制得：将等摩尔量的CsBr和CdI2溶于二次蒸馏水中，回流至溶液呈透明状，过滤，自然冷却，分离析出物并干燥得到CsCdBr3；将所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸馏水，加热溶解后，置于30-60℃下的恒温槽中，加入挑好的无明显缺陷的小籽晶；半个月后，得到六棱柱状单晶即为所需晶体材料。
本发明还提供了上述晶体材料的制备方法，其特征是：将等摩尔量的CsBr和CdI2溶于二次蒸馏水中，回流至溶液呈透明状，过滤，自然冷却，分离析出物并干燥得到CsCdBr3；将所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸馏水，加热溶解后，置于30-60℃下的恒温槽中，加入挑好的无明显缺陷的小籽晶；半个月后，得到六棱柱状单晶即为所需晶体材料。
本发明所公开的无机非线性光学材料CsCdBr3以CdBr3 -作为阴离子基团，A位阳离子为碱金属离子Cs+。应用本发明所述方法制备的CsCdBr3是非中心对称的结构，不同于已报道的中心对称结构CsCdBr3。此种化合物不含结晶水，在红外区和可见光区完全透明，其中红外透光范围达到远红外(25μm)。它具有较高的非线性光学系数和较好的其它物理性质，可作为非线性光学材料加以应用。
与背景技术相比所具有的有益效果：
本发明制得的这种新型无机红外非线性光学晶体材料具有以下特点：
1.具有较大的倍频效应(SHG)，Kurtz粉末倍频测试结果表明其SHG为KDP的2倍；
2.化合物在可见光区和红外光区均完全透明，红外透过可达25μm；
3.可见光区透过意味着此种化合物的带宽较大，其紫外吸收边约为300nm，晶体的激光损伤阈值应比较大；
4.不含结晶水，对空气稳定，不潮解，且热稳定性好；
5.可利用简单的溶剂挥发法长出质量较好、尺寸较大的单晶。
附图说明
附图为本发明红外无机非线性光学晶体材料(CsCdBr3)的晶体堆积图，图中O为坐标中心，a，b，c为坐标的方向。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。实施例1：CsCdBr3的制备
0.81g(4mmol)CsBr和1.46g(4mmol)CdI2混合于约3ml二次蒸馏水中，100℃下搅拌3小时，自然冷却至室温，逐渐析出大量无色棒状晶体。抽滤，将产品置红外灯下烘干。实施例2：CsCdBr3单晶的生长
将CsCdBr3的水溶液置于35℃恒温箱中。加入无明显缺陷的透明小籽晶。经1至2个月后，长成较大尺寸的六棱柱状透明单晶即为所需晶体材料。
所得化合物经过X-射线单晶结构测定，其晶体结构排列见附图。可以看到此种化合物的阴离子基团为八面体构型，且通过共面的形式形成一维链状结构。键长分析表明，八面体中六个Cd-Br键长分为两组：2.774和2.804，相差0.03；并且畸变的方向基本一致，从而有利于微观二阶非线性光学效应的几何叠加。
实施例3：
CsCdBr3的制备：将等摩尔量的CsBr和CdI2溶于二次蒸馏水中，回流至溶液呈透明状，过滤，自然冷却，分离析出物并干燥得到CsCdBr3。
CsCdBr3单晶的生长：将将所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸馏水，加热溶解后，置于60℃恒温槽中，加入无明显缺陷的透明小籽晶，经15天后，长成较大尺寸的六棱柱状透明单晶即为所需晶体材料。

Claims (2)

1.一种红外无机非线性光学晶体材料，由下法制得：将等摩尔量的CsBr和CdI2溶于二次蒸馏水中，回流至溶液呈透明状，过滤，自然冷却，分离析出物并干燥得到CsCdBr3；将所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸馏水，加热溶解后，置于30-60℃下的恒温槽中，加入挑好的无明显缺陷的小籽晶；半个月后，得到六棱柱状单晶即为所需晶体材料。
2.权利要求1所述晶体材料的制备方法，其特征是：将等摩尔量的CsBr和CdI2溶于二次蒸馏水中，回流至溶液呈透明状，过滤，自然冷却，分离析出物并干燥得到CsCdBr3；将所得CsCdBr3置于容器中，加入二次蒸馏水，加热溶解后，置于30-60℃下的恒温槽中，加入挑好的无明显缺陷的小籽晶；半个月后，得到六棱柱状单晶即为所需晶体材料。
CNB021158517A 2002-05-17 2002-05-17 一种红外无机非线性光学晶体材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN1174125C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB021158517A CN1174125C (zh) 2002-05-17 2002-05-17 一种红外无机非线性光学晶体材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB021158517A CN1174125C (zh) 2002-05-17 2002-05-17 一种红外无机非线性光学晶体材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1396318A true CN1396318A (zh) 2003-02-12
CN1174125C CN1174125C (zh) 2004-11-03

Family

ID=4743904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021158517A Expired - Fee Related CN1174125C (zh) 2002-05-17 2002-05-17 一种红外无机非线性光学晶体材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1174125C (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102560659A (zh) * 2012-03-21 2012-07-11 新疆紫晶光电技术有限公司 一种非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN103757697A (zh) * 2014-01-24 2014-04-30 武汉大学 一种无机晶体化合物及其制备方法和应用
CN103774223A (zh) * 2014-02-26 2014-05-07 武汉大学 一种中红外非线性光学晶体材料Rb2CdBr2I2及其制备方法
CN104962992A (zh) * 2015-05-25 2015-10-07 武汉大学 一种中红外非线性光学晶体材料KBi4F13及其制备方法和应用

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102560659A (zh) * 2012-03-21 2012-07-11 新疆紫晶光电技术有限公司 一种非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN102560659B (zh) * 2012-03-21 2015-01-07 新疆紫晶光电技术有限公司 一种非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN103757697A (zh) * 2014-01-24 2014-04-30 武汉大学 一种无机晶体化合物及其制备方法和应用
CN103757697B (zh) * 2014-01-24 2015-10-21 武汉大学 一种无机晶体化合物及其制备方法和应用
CN103774223A (zh) * 2014-02-26 2014-05-07 武汉大学 一种中红外非线性光学晶体材料Rb2CdBr2I2及其制备方法
CN103774223B (zh) * 2014-02-26 2016-03-16 武汉大学 一种中红外非线性光学晶体材料Rb2CdBr2I2及其制备方法
CN104962992A (zh) * 2015-05-25 2015-10-07 武汉大学 一种中红外非线性光学晶体材料KBi4F13及其制备方法和应用
CN104962992B (zh) * 2015-05-25 2017-06-27 武汉大学 一种中红外非线性光学晶体材料KBi4F13及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN1174125C (zh) 2004-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rajesh et al. A new nonlinear optical semi-organic material: cadmium thiourea acetate
CN105951181B (zh) 一种晶体材料、制备方法及作为红外非线性光学材料的应用
Jiang et al. Large crystal growth and new crystal exploration of mid-infrared second-order nonlinear optical materials
CN107022793B (zh) 一种红外非线性光学晶体、其制备方法及应用
CN103789831B (zh) 非线性光学晶体碘酸铋铷及其制备方法和应用
CN101216656B (zh) 一种无机红外非线性光学晶体材料及其制备方法和用途
Li et al. Heterovalent cations substitution to design asymmetric chalcogenides with promising nonlinear optical performances
Anis et al. Gamma glycine crystal for efficient second harmonic generation of 1064 nm Nd: YAG laser light
CN103757701B (zh) 非线性光学晶体碘酸铋钾及其制备方法和应用
Li et al. Rb7SrY2 (B5O10) 3: A rare-earth pentaborate with moderate second-harmonic response and interesting phase-matching behavior
CN114292286B (zh) 一类手性有机-无机杂化铜(i)卤化物晶体及其制备方法及应用
CN102296364B (zh) 一种无机红外非线性光学晶体材料及其制备方法
CN105624780A (zh) 非线性光学晶体氟硼酸铍及其制备方法和用途
CN1174125C (zh) 一种红外无机非线性光学晶体材料及其制备方法
CN103774223B (zh) 一种中红外非线性光学晶体材料Rb2CdBr2I2及其制备方法
CN104611769A (zh) 一种中红外非线性光学晶体材料RbIO2F2及其制备方法和应用
CN101311353B (zh) 一种二阶非线性光学晶体材料及其制备方法和用途
CN1382839A (zh) 红外非线性光学晶体材料及其制备方法
CN102560648B (zh) 一种红外非线性光学晶体材料及其制备方法
CN101054727A (zh) 非线性光学晶体钒酸钇钙及其制备方法和用途
Zheng et al. Remarkable phase-matchable second-harmonic generation realized by strong polarities of [PbSe3] and [GaSe4] functional motifs in PbGa4Se7
CN110042465A (zh) 碱土金属氟硼酸盐化合物，其晶体、制备方法和用途
Luo et al. Crystal growth and characterization of K2B4O11H8
Dizaji et al. Directional growth of KCl added KDP crystal from aqueous solution by SR method and investigation on its physical properties
CN103060918B (zh) 2-氨基-3-硝基吡啶溴化盐非线性光学晶体

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee