非线性光学晶体及制法和用图
【技术领域】
[OOOU 本发明设及一种KYSiS4化合物、KYSiS4的非线性光学晶体（KYSiS4单晶）及该 KYSiS4单晶的制备方法和该KYSiS 4单晶用于制作的非线性光学器件的用途。
【背景技术】
[0002] 具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。该里非线性光学效应是指倍 频、和频、差频、参量放大等效应。只有不具有对称中屯、的晶体才可能有非线性光学效应。利 用晶体的非线性光学效应，可W制成二次谐波发生器，上、下频率转换器，光参量振荡器等 非线性光学器件。激光器产生的激光可通过非线性光学器件进行频率转换，从而获得更多 有用波长的激光，使激光器得到更广泛的应用。根据材料应用波段的不同，可W分为紫外光 区、可见和近红外光区、W及中红外光区非线性光学材料=大类。可见光区和紫外光区的非 线性光学晶体材料已经能满足实际应用的要求；如在二倍频巧32nm)晶体中实用的主要有 KTP 〇(TiOP〇4)、BB0 ( 0 -BaB2〇4)、LB0 (LiBgOs)晶体；在S倍频（355nm)晶体中实用的有 BB0、 LBO、CBO(CsB3〇e)可供选择。而红外波段的非线性晶体发展比较慢；红外光区的材料大多是 ABC,型的黄铜矿结构半导体材料，如AgGaQ 2 (Q = S，Se，Te)，红外非线性晶体的光损伤阔值 太低和晶体生长困难，直接影响了实际使用。中红外波段非线性光学晶体在光电子领域有 着重要的应用，例如它可W通过光参量振荡或光参量放大等手段将近红外波段的激光（如 1. 064 ym)延伸到中红外区；也可W对中红外光区的重要激光（如C〇2激光，10. 6 ym)进行 倍频，该对于获得波长连续可调的激光具有重要意义。因此寻找优良性能的新型红外非线 性光学晶体材料已成为当前非线性光学材料研究领域的难点和前沿方向之一。
【发明内容】
[000引本发明目的之一在于提供一种化学式为KYSiS4的化合物。
[0004] 本发明目的之二在于提供一种KYSiS4非线性光学晶体。
[0005] 本发明目的之S在于提供KYSiS4非线性光学晶体的制备方法。
[0006] 本发明目的之四在于提供KYSiS4非线性光学晶体的用途。
[0007] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[000引本发明提供一种化学式为KYSiS4的化合物。
[0009] 本发明提供的KYSiS4化合物的制备方法，其步骤如下：
[0010] 将含K物质、含Y物质、含Si物质和单质S按照摩尔比K: Y: Si : S = 1:1:1:4的比 例配料并混合均匀后，加热至800-900°C进行固相反应（原则上，采用一般化学合成方法都 可W制备KYSiS4化合物；本发明优选固相反应法），得到化学式为KYSiS4的化合物；所述含 K物质为钟单质或硫化钟；所述含Si物质为娃单质或二硫化娃；所述含Y物质为锭单质或 S硫化二锭。
[0011] 所述加热进行固相反应的步骤是；将上述配料研磨之后装入石英管中，对石 英管抽真空至l(T 3pa并进行烙化封装，放入马弗炉中，W 10-50°C /小时的速率升温至 800-900°C，恒温72小时，待冷却后取出样品；对取出的样品重新研磨混匀再置于石英管中 抽真空至l(T3pa并进行烙化封装，再放入马弗炉内升温至800-90(TC烧结72小时；将样品 取出，并捣碎研磨得粉末状KYSiS4化合物。
[0012] 所述KYSiS4化合物可按下述化学反应式制备：
[0013] (l)K2S+Y2S3+2SiS2= 2KYSiS4;
[0014] (2)K2S+2Y+2Si 巧S = 2KYSiS4;
[0015] (3)K2S+Y2S3+2Si+4S = 2KYSiS4;
[0016] (4)K2S+2Y+3S+2SiS2= 2KYSiS4;
[0017] 巧）K巧+Si+4S = KYSiS*。
[001引本发明提供的KYSiS4非线性光学晶体不具备有对称中屯、，属单斜晶系，空间 群为 P2i，其晶胞参数为；a = 6.379口)A，b = 6.576口)A，C = 8.588(3)A，0 = 107. 825(8)。。
[0019] 本发明提供的KYSiS4非线性光学晶体的制备方法，其为高温烙体自发结晶法生长 KYSiS4非线性光学晶体，其步骤为；将粉末状KYSiS 4化合物加热至烙化得高温烙液并保持 24-96小时后，W 0. 5-10°C /小时的降温速率降温至室温，得到无色透明的KYSiS4晶体。
[0020] 所述粉末状KYSiS4化合物的制备如下：
[0021] 将含K物质、含Y物质、含Si物质和单质S按照摩尔比K:Y:Si:S= 1 的比 例配料并混合均匀后，加热至800-900°C进行固相反应（原则上，采用一般化学合成方法都 可W制备KYSiS4化合物；本发明优选固相反应法），得到化学式为KYSiS4的化合物；所述含 K物质为钟单质或硫化钟；所述含Si物质为娃单质或二硫化娃；所述含Y物质为锭单质或 S硫化二锭。
[0022] 所述KYSiS4化合物可按下述化学反应式制备：
[0023] (l)K2S+Y2S3+2SiS2= 2KYSiS4;
[0024] (2)K2S+2Y+2Si 巧S = 2KYSiS4;
[002引 （3)K2S+Y2S3+2Si+4S = 2KYSiS4;
[0026] (4)K2S+2Y+3S+2SiS2= 2KYSiS4;
[0027] 巧）K巧+Si+4S = KYSiS*。
[002引采用上述方法可获得尺寸为厘米级的KYSiS4非线性光学晶体。根据晶体的结晶学 数据，将晶体毛巧定向，按所需角度、厚度和截面尺寸切割晶体，将晶体通光面抛光，即可作 为非线性光学器件使用，该KYSiS4非线性光学晶体具有物理化学性能稳定，硬度较大，机械 性能好，不易碎裂，不易潮解，易于加工和保存等优点；所W本发明还进一步提供KYSiS4非 线性光学晶体的用途，该KYSiS4非线性光学晶体用于制备非线性光学器件，该非线性光学 器件包含将至少一束入射电磁福射通过至少一块该KYSiS4非线性光学晶体后产生至少一 束频率不同于入射电磁福射的输出福射的装置。
[0029] 与现有技术相比，本发明具有W下优点及有益效果：
[0030] 在该KYSiS4非线性光学晶体的生长中晶体易长大且透明无包裹，具有生长速度较 快，成本低，容易获得较大尺寸晶体等优点；所获得的KYSiS4非线性光学晶体具有比较宽的 透光波段，硬度较大，机械性能好，不易碎裂和潮解，易于加工和保存等优点；该KYSiS4非线 性光学晶体可用于制作非线性光学器件。
【附图说明】
[003U 图1为KYSiS4非线性光学晶体的结构示意图；
[003引图2为采用本发明KYSiS4非线性光学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是经晶体后处理及光学加工后的KYSiS4 非线性光学晶体，4是所产生的出射激光束，5是滤波片。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0034] 实施例1
[0035] 制备粉末状KYSiS4化合物：
[0036] 采用K2S+Y2S3+2SiS2= 2KYSiS 4反应式用固相反应法制备KYSiS 4化合物；
[0037] 所述 KaS 为 1. 100 克，所述 Y2S3 为 2.740克，所述5152为 1.840克；即1(25:￥253:5152 =0.0 lmol:0.0 lmol:0. 02mol ；
[003引具体操作步骤是，在手套箱中按上述剂量分别称取试剂，将它们放入研鉢中，混合 并仔细研磨，然后装入012mmX20mm的石英管中，抽真空至l(T3pa后用氨氧焰将石英管烙 化封装，放入马弗炉中，缓慢升至800°C，其升温速率为50°C /小时，恒温72小时，待冷却后 取出，此时样品较疏松，取出样品重新研磨混匀，再置于石英管中抽真空封装，在马弗炉内 于800°C烧结72小时，该时样品收缩成块；此时，将其取出，放入研鉢中捣碎研磨得粉末状 KYSiS4化合物产品。
[0039] 实施例2
[0040] 制备粉末状KYSiS4化合物：
[004^ 采用K2S+2Y+2Si巧S = 2KYS1S4反应式用固相反应法制备KYSiS 4
[0042] 化合物；所述K2S为1. 100克，所述Y为1. 780克，所述Si为0. 560克，所述S为 2. 240 克，即 K2S:Y:Si:S = 0. 01mol:0. 02mol:0. 02mol:0. 07mol ;
[0043] 其具体操作步骤是，在手套箱中按上述剂量分别称取试剂，将它们放入研鉢中，混 合并仔细研磨，然后装入?12mmX20mm的石英管中，抽真空至l(T 3pa后用火焰将石英管烙 化封装，放入马弗炉中，缓慢升至90(TC，其升温速率为10°C /小时，恒温72小时，待冷却后 取出，此时样品较疏松，取出样品重新研磨混匀，再置于石英管中抽真空封装，在马弗炉内 于90(TC烧结72小时，该时样品收缩成块；此时，将其取出，放入研鉢中捣碎研磨得制备粉 末状KYSiS4化合物产品。