非线性光学晶体及其制法和用图
【技术领域】
[000。 本发明设及一种CsNeiM评207化合物、CsNaM评207非线性光学晶体、Cs化MgP207晶体 的制备方法和CsNaMgPs化晶体用于制作非线性光学器件的用途。 技术背景
[0002] 晶体的非线性光学效应是指运样一种效应：当一束具有某种偏振方向的激光按一 定方向通过一块非线性光学晶体时，该光束的频率将发生变化。具有非线性光学效应的晶 体称为非线性光学晶体。利用晶体的非线性光学效应，可W制成二次谐波发生器和上、下频 率转换器W及光参量振荡器等非线性光学器件。利用非线性光学晶体进行频率变换的全固 态激光器是未来激光器的一个发展方向，而其关键在于获得优秀的非线性光学晶体。
[0003] 目前，应用于紫外和深紫外波段的非线性光学晶体都是棚酸盐，主要有e-BaB2化 (88〇)、^83〇5化8〇)、〔3^86〇10(化8〇)和1(28628〇3。2化88。）等，但它们都存在各自的不足之 处。例如，LB0和CB0的双折射率都比较小，不能实现1064nm波长激光的四倍频输出；BB0的双 折射率偏大，用于l〇64nm波长激光的四倍频输出时存在光折变效应，限制了其输出功率和 光束质量;而CLB0极易潮解，难W实现商业化应用;邸BF则由于其严重的层状生长习性导致 其难W获得C向厚度大的晶体。因此，探索综合性能优异的新型紫外非线性光学晶体仍然是 迫切而必要的。
[0004] 尽管目前广泛应用的两种非线性光学晶体K也P〇4化DP)和KTiOP〇4化TP)是憐酸盐， 但是运两种晶体由于透过范围的限制并不适合于紫外和深紫外激光输出。最近，研究者们 报道了两种新型憐酸盐非线性光学晶体Ba3P3〇i〇X(X = Cl，Br)(参见《J.Am.Chem.Soc.》，Vol 136,480-487,2014)。运两种晶体紫外吸收截止边达到深紫外区，粉末倍频效应分别约为 KDP的0.6和0.5倍，并且在1064nm和532皿处相位匹配。运一研究成果表明憐酸盐作为紫外 深紫外非线性光学材料很有希望的。不过遗憾的是，Ba3P3化〇X(X = Cl，Br)的粉末倍频效应 比较小，运对其应用不利。因此，本发明人在大量探索的基础上，作出了本发明。所发明的该 CsNaMgPs化晶体具有更大的非线性光学效应。
【发明内容】
[000引本发明的目的之一在于提供一种化学式为CsfeM评2化的化合物。
[0006] 本发明的目的之一在于提供一种CsNaM评2〇7化合物的制备方法。
[0007] 本发明的目的之一在于提供一种CsNaM评2〇7非线性光学晶体。
[000引本发明的目的之一在于提供CsNeiM评2化晶体的制备方法。
[0009] 本发明的目的之一在于提供CsNaM评2〇7非线性光学晶体的用途。
[0010] 本发明的技术方案如下。
[00川 （1 )CsNaM评207化合物，所述的CsNaMgP2化化合物的化学式为CsNaM评207。
[001引（2)-种CsNaMgP207化合物的制备方法，采用固相反应法制备，所述固相反应法包 括如下步骤：
[0013]将含Cs化合物、含化化合物、含Mg化合物和含P化合物W化学计量比均匀混合后， W大于0且不大于200°C/小时的速率升溫到400-500°C，然后保溫烧结24小时W上，接着降 至室溫后取出研磨均匀，再W大于0且不大于200°C/小时的速率升溫到600-800°C烧结24小 时W上，中途取出研磨1次W上，即得纯相的CsNaMgP2化化合物。
[0014 ] W下是几个典型的可W得到CsNaMgP2〇7化合物的反应：
[001 引（a)Cs2C03+Na2C03+2MgO+4NH4 出 P04=2CsNeiM 评207+2C02T+6 出 0T+4畑3下
[0016] (b)Cs2C〇3 巧 Na 肥 〇3+2MgO+4(NH4)2HP〇4 = 2CsNaM 评 2〇7 巧出 〇?+30)2?+8ΝΗ3?+〇2Τ
[0017] (c)3CsN〇3+3NaOH+3MgO+6NH4 出 P〇4=3CsNaM评2〇7+1 細 2〇?+ΝΗ3?+4化 Τ。
[001引（3)-种CsNaMgP207非线性光学晶体，该晶体不含对称中屯、，属于正交晶系Cmc2i空 间群，晶胞参数为岛二度. 2361 巧)A，A二 14. 9642 (9) A, C二 9. 7002 巧)Λ, F= 760. 0(1)A:，， Z = 40
[0019] (4) 一种制备CsNaMgP2〇7非线性光学晶体的方法，采用烙体法生长所述的 CsNaMgP2〇7非线性光学晶体。
[0020] (5)所述的烙体法包括如下步骤：
[0021 ] 在相蜗内放入CsNaM评2〇7化合物原料，接着将盛有Cs化MgP2化化合物原料的相蜗 置于晶体生长炉中，升溫到900°CW上，保溫12小时W上，然后缓慢降溫，在高溫烙体表面或 烙体中生长晶体；
[0022] 所述生长晶体的条件为是降溫速率:0.2~5°C/天，优选0.2~1°C/天;转速:0~50 转/分，优选10~40转/分;旋转方向：单向旋转或双向旋转;待晶体生长到所需尺度后，提升 巧晶杆，使晶体脱离液面，W5-50°C/小时的速率降溫至室溫，即得CsNaM评2〇7非线性光学晶 体。
[0023] (6)所述含〔3化合物选自碳酸飽(〔32〇)3)或者硝酸飽(〔3^)3);所述含化化合物选 自碳酸钢(Na2C〇3)、氨氧化钢(ΡΜ)Η)或碳酸氨钢(Na肥03);所述含Mg化合物选自MgO;所述含 P化合物选自畑祖2P〇4或(畑4) 2册〇4。
[0024] (7)采用上述方法可获得尺寸为厘米级的CsrfeM评2〇7单晶体;使用大尺寸相蜗，并 延长生长期，则可获得相应较大尺寸的晶体。
[0025] (8)晶体后处理及光学加工方法如下：晶体生长结束后，提升巧晶杆，使晶体脱离 液面，仍将晶体留在炉子中退火，W5-50°C/小时的速率降溫至室溫，优选降溫速率10-30 °C/小时；根据晶体的结晶学数据，将晶体毛巧定向，按所需角度、截面尺寸和厚度切割晶 体，将晶体通光面抛光，即可作为非线性光学器件使用。
[0026] (9)本发明的CsNaM评2〇7非线性光学晶体的用途，包括作为非线性光学器件使用。
[0027] 优选地，所制备的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 CsNaMgPs化非线性光学晶体后，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。
[0028] 该CsNaMgPs化非线性光学晶体具有物理化学性能稳定、硬度适中、机械性能好、不 易碎裂、易于加工等优点;所W该发明还进一步提供CsNaMgPs化非线性光学晶体的用途，其 为该CsNaMgPs化非线性光学晶体用于制备非线性光学器件。
[0029] 本发明的CsNaM评2〇7化合物、该化合物的非线性光学晶体及其制备方法和用途有 如下有益效果：
[0030] (1)在该CsfeM评2〇7非线性光学晶体的生长中晶体易长大且透明无包裹体，具有生 长速度较快、成本低、易于获得较大尺寸晶体等优点；
[0031] (2)所获得的CsrfeM评2〇7非线性光学晶体具有较短的紫外吸收截止边、较大的非线 性光学效应、物理化学性能稳定、机械性能好、易于加工等优点；
[0032] (3)该CsNeiM评2〇7非线性光学晶体可用于制作非线性光学器件；
[0033] (4)本发明非线性光学晶体制作的非线性光学器件可用于若干军事和民用高科技 领域中，例如激光致盲武器、光盘记录、激光投影电视、光计算和光纤通讯等。
【附图说明】
[0034] 图1是用CsNaM评2〇7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CsNaM评地7晶体，4是所产生的激 光束，5是滤光片。
[003引图2为本发明的CsNaM评207多晶粉末X射线衍射图谱与基于CsNaM评207晶体结构模 拟的X射线衍射图谱。
[0036] 图3为本发明的CsNaM评2〇7晶体结构图。
[0037] 图4是采用实施例4的方法制备的CsNaMgP2〇7非线性光学晶体的图片。
【具体实施方式】
[0038] 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。
[0039] 实施例1-3是关于粉末状CsNeiM评地7化合物的制备。
[0040] 实施例1
[0041] 采用固相反应法，反应方程式如下：
[0042] (a)Cs2C〇3+Na2C〇3+2MgO+4NH4 出 P〇4=2CsNaM 评207+4C02T+6 出 0T+4畑3T
[0043] 上述Ξ种试剂投料量：Cs2C〇3l6.29克（0.05mol)、化2C035.30克（0.05mol)、MgO 4.03克（0.1111〇1)、畑祖2?0423.01克（0.2111〇1)。
[0044] 具体操作步骤是：按上述剂量分别称取试剂，将它们放入研鉢中，混合并研磨均 匀，然后装入刚玉陶瓷相蜗中，将其压实，放入马弗炉中，W20°C/小时的速率升溫到400°C， 然后保溫烧结24小时，接着降至室溫后取出研磨均匀