二水合丙二酸镁化合物及其非线性光学晶体的制备方法和用途

本发明涉及一种新型光电子功能材料及制备方法和用途，尤其涉及二水合丙二酸镁化合物及其非线性光学晶体的制备方法和用途。

背景技术：

1、固体激光器是一种能把电能转变为光能的设备，它能产生高能量、高精度、低噪声的脉冲或持续光束。由于激光基质材料可调谐的波长范围是由激活离子在激光介质中的增益带宽决定的，因此激光器的可调谐范围及其效率受到相当大的限制。如何获得从红外到紫外连续可调的激光光源成为了实际应用中不可避免的难题。目前比较有效的方法是将可见、近红外全固态激光作为基频光源，利用非线性光学晶体的倍频效应有效地扩展和调节激光波长。故而非线性光学晶体作为激光科学的重要组成部分，在信息存储、现代科学等领域得到广泛应用。从现有的非线性光学晶体材料的发展状况来看，新型非线性光学晶体探索的主攻方向不断向光谱的紫外及中远红外两端延伸。

2、发展全固态深紫外(<200nm)相干光源是目前国际光电子领域最前沿的发展方向之一，对于推动集成光刻技术、光谱技术等起关键性作用，在生命科学、医疗、军事、激光精密机械加工业等也具有重要的应用前景和潜在的巨大市场需求。近年来，人们发现了多种具有可直接输出深紫外光潜力的晶体，如rbbf、abbf、γ-bbf等，但由于这些晶体都未长出大单晶，未进行过严格的性能测试和激光倍频实验验证，因此可实用化的仍为kbbf晶体。鉴于深紫外相干光源的巨大需求，研发并生长出可商业化的深紫外晶体至关重要。

技术实现思路

1、本发明提供二水合丙二酸镁化合物及其非线性光学晶体的制备方法和用途，本发明提供了一种新的化合物二水合丙二酸镁，还提供了二水合丙二酸镁晶体是非线性光学晶体，本发明的非线性光学晶体具有较好的相位匹配能力；同时其紫外吸收边为190nm，因而mg(c3h2o4)·2h2o非线性光学晶体能够实现nd:yag(λ＝1.064μm)的2倍频。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、方案一)

4、一种二水合丙二酸镁化合物，所述的二水合丙二酸镁化合物的化学式为mg(c3h2o4)·2h2o。

5、优选地，所述的二水合丙二酸镁化合物为非线性光学晶体，属于正交晶系，空间群为pca21，晶胞参数为α＝γ＝β＝90°，z＝4；

6、方案二)

7、二水合丙二酸镁化合物的制备方法，包括如下步骤：将摩尔比为1:(1-1.5)的丙二酸和氢氧化镁混合后加入水或氨水中，并在反应温度为80-180℃下反应1天以上，既得所述的二水合丙二酸镁化合物，所述的丙二酸和氢氧化镁的总质量与氨水或者水的体积比为(25～60)g:50ml。

8、进一步地，所述丙二酸和氢氧化镁的摩尔比为1:(1-1.5)，优选为1:(1-1.3)；具体为1:1.1、1:1.2、1:1.3。本发明采用1:(1-1.5)中的其它配比也能按照制备方法要求制备出所需要的单晶。

9、进一步地，丙二酸和氢氧化镁的总质量与氨水的体积比为(25～60)g:50ml，优选为(30～50)g:50ml。具体可以为30g:50ml、40g:50ml、50g:50ml。

10、进一步地，反应的温度为130-180℃；反应的时间为7-30天，优选为140-160℃，具体为145℃，140-160℃温度都可以。反应的时间优选为10-20天。

11、方案三)

12、二水合丙二酸镁化合物的用途，所述的二水合丙二酸镁化合物用于制作激光器、紫外区的谐波发生器、光参量与放大器件或光波导器件。优选地，所述二水合丙二酸镁化合物，可以用于对波长为1.064μm的激光光束产生4倍频谐波光输出。优选地，所述二水合丙二酸镁化合物，例如二水合丙二酸镁晶体，其可以用于从红外到紫外区的光参量与放大器件。

13、方案四)

14、一种全固态激光器，所述的全固态激光器包括所述的二水合丙二酸镁化合物。

15、较之前的现有技术，本发明具有以下有益效果

16、(1)本发明提供了化学式为mg(c3h2o4)·2h2o的二水合丙二酸镁化合物，通过使用粉末倍频测试方法测量了mg(c3h2o4)·2h2o的相位匹配能力，其粉末倍频效应为kh2po4(kdp)的4.2倍，由此表明本发明制得的水合二甲基丙二酸锂非线性光学晶体具有较好的相位匹配能力；同时其紫外吸收边为190nm，因而mg(c3h2o4)·2h2o非线性光学晶体能够实现nd:yag(λ＝1.064μm)的2倍频；并且，可以预测mg(c3h2o4)·2h2o晶体能够用于nd:yag的3倍频、4倍频谐波发生器。

17、2)本发明所制得的mg(c3h2o4)·2h2o单晶无色透明，不潮解，化学稳定性好，因此有望在各种非线性光学领域中获得广泛应用，并将开拓非线性光学晶体材料在短波紫外波段的应用，以推动相关学科、工业技术的发展。

技术特征：

1.一种二水合丙二酸镁化合物，其特征在于：所述的二水合丙二酸镁化合物的化学式为mg(c3h2o4)·2h2o。

2.根据权利要求1所述的一种二水合丙二酸镁化合物，其特征在于：所述的二水合丙二酸镁化合物为非线性光学晶体，属于正交晶系，空间群为pca21，晶胞参数为α＝γ＝β＝90°，z＝4；

3.根据权利要求2所述的一种二水合丙二酸镁化合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将摩尔比为1:(1-1.5)的丙二酸和氢氧化镁混合后加入水或氨水中，并在反应温度为80-180℃下反应1天以上，既得所述的二水合丙二酸镁化合物，所述的丙二酸和氢氧化镁的总质量与氨水或者水的体积比为(8～60)g:50ml。

4.根据权利要求3所述的一种二水合丙二酸镁化合物的制备方法，其特征在于：所述丙二酸和氢氧化镁的摩尔比为1:(1-1.3)。

5.根据权利要求3所述的一种二水合丙二酸镁化合物的制备方法，其特征在于：丙二酸和氢氧化镁的总质量与氨水的体积比为(25～50)g:50ml。

6.根据权利要求3所述的一种二水合丙二酸镁化合物的制备方法，其特征在于：反应的温度为140-160℃。

7.根据权利要求2所述的二水合丙二酸镁化合物的用途，其特征在于：所述的二水合丙二酸镁化合物用于制作激光器、紫外区的谐波发生器、光参量与放大器件或光波导器件。

8.一种全固态激光器，其特征在于：所述的全固态激光器包括权利要求2所述的二水合丙二酸镁化合物。

技术总结
本发明涉及二水合丙二酸镁化合物及其非线性光学晶体的制备方法和用途，本发明的二水合丙二酸镁化合物的化学式为Mg(C<subgt;3</subgt;H<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;)·2H<subgt;2</subgt;O，所述的二水合丙二酸镁化合物为非线性光学晶体，属于正交晶系，空间群为Pca2<subgt;1</subgt;，晶胞参数为α＝γ＝β＝90°，Z＝4；本发明的非线性光学晶体具有较好的相位匹配能力；同时其紫外吸收边为190nm，因而Mg(C<subgt;3</subgt;H<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;)·2H<subgt;2</subgt;O非线性光学晶体能够实现Nd:YAG(λ＝1.064μm)的2倍频。

技术研发人员：罗敏,吴玲莉,杨顺达,范慧歆
受保护的技术使用者：中国科学院福建物质结构研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15