本发明专利技术公开一种二阶非线性光学晶体，其化学式为LiZn(OH)CO3。该晶体为非中心对称结构，属于正交晶系，可采用水热法制备得到。该晶体具有优良的非线性光学性能，带隙大于6.5eV，倍频响应大概为KH2PO4(KDP)的3.2倍，最短相位匹配波段在190nm以下，可应用在深紫外区；且在空气中不易潮解，在制备激光谐波发生器、光参量放大器及光波导器件方面具有良好的应用潜力，能够实现波长小于200nm的深紫外激光的输出。能够实现波长小于200nm的深紫外激光的输出。能够实现波长小于200nm的深紫外激光的输出。
【技术实现步骤摘要】
一种二阶非线性光学晶体及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及非线性光学晶体
更具体地，涉及一种二阶非线性光学晶体及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]二阶非线性光学晶体可以通过频率转换拓宽激光的输出波段，是全固态激光器关键部件，具有转换效率高、可调谐、光束质量好、小型化等优点，其性能能够直接影响激光的转换效率和输出光束的质量，因此，被广泛应用于激光频率转换领域。
[0003]根据晶体的应用波段不同，非线性光学晶体可以分为深紫外非线性光学晶体、紫外非线性光学晶体、可见非线性光学晶体和红外非线性光学晶体。其中深紫外非线性光学晶体需要同时具备以下三个条件：(1)大的带隙以透过深紫外光；(2)大的倍频效应以获得高的激光频率转换效率；(3)适中的双折射以满足深紫外波段的相位匹配条件。但是大的带隙往往导致材料倍频效应的减小，两者存在此消彼长的矛盾关系。同时，材料的最短相位匹配波长对材料的折射率色散极为敏感，其受材料的微观基团种类、排布、以及配位环境等多方面因素的影响。在一个材料中同时满足上述条件是极为困难的，目前KBBF晶体是唯一实用的深紫外非线性光学晶体，但是其原料BeO的毒性以及生长过程中严重的层状生长习性限制了其商业化应用
[0004]因此，需要提供一种安全的深紫外二阶非线性光学晶体。
技术实现思路
[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种深紫外二阶非线性光学晶体，其化学式为LiZn(OH)CO3，制备过程中不需要使用有毒的BeO，且该非线性光学晶体的带隙大于6.5eV，对应紫外截止边在190nm以下，倍频响应大概为KH2PO4(KDP)的3.2倍是性能优异的深紫外二阶非线性光学晶体。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种二阶非线性光学晶体的制备方法。
[0007]本专利技术的第三个目的在于提供一种二阶非线性光学晶体的应用。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0009]一种二阶非线性光学晶体，其化学式为LiZn(OH)CO3。
[0010]优选地，所述晶体为非中心对称结构，属于正交晶系，空间群为Pmn21。
[0011]优选地，所述晶体的晶胞参数为：优选地，所述晶体的晶胞参数为：α＝β＝γ＝90
°
，Z＝2，单胞体积为
[0012]该二阶非线性光学晶体的其他具体结构参数见附表1。
[0013]本专利技术中LiZn(OH)CO3晶体的结构可以看作是从类金刚石结构演变而来的，它是由ZnO2(OH)2四面体，LiO4四面体和平面CO3基团组成的三维网络结构。其中，四面体基团与平面基团相结合，克服了带隙和倍频效应此消彼长的问题；而且得益于类金刚石骨架的特点，所有基团均规整排列，有益于结构具有大的各向异性，从而获得大的双折射。LiZn(OH)
CO3特殊的晶体结构就使得其具有了综合性能良好的深紫外非线性光学性能。
[0014]上述二阶非线性光学晶体的制备方法包括如下过程：将含锂化合物、含锌化合物和三聚氰酸混合并溶于溶剂中，升温至210
‑
330℃，恒温36
‑
300h，降温至室温，取出样品，清洗后得到二阶非线性光学晶体。
[0015]本专利技术采用的水热法制备得到二阶非线性光学晶体LiZn(OH)CO3。
[0016]优选地，所述含锂化合物中的锂元素、含锌化合物中的锌元素和三聚氰酸的摩尔比为1：(1
‑
1.5)：(0.45
‑
1)。
[0017]进一步地，所述含锂化合物中的锂元素、含锌化合物中的锌元素和三聚氰酸的摩尔比还可以为但不限于1:1:0.5、1:1:0.7、1:1:1、1:1.2:0.6、1:1.5:0.5或1:1.5:1等。
[0018]优选地，所述含锂化合物选自LiOH
·
H2O、LiNO3、Li2CO3中的至少一种，所述含锌化合物选自ZnO、Zn(NO3)2·
6H2O或Zn(OH)2中的至少一种。
[0019]优选地，升温速度为0.5
‑
2℃/min，降温速度为2
‑
10℃/h。
[0020]优选地，所述溶剂为去离子水、去离子水与盐酸的混合物或去离子水与硝酸的混合物。
[0021]在具体的实施方式中，溶剂的加入量是反应容器溶剂的1/3～2/3。取出样品，清洗所使用的清洗剂为水或/和乙醇。
[0022]上述二阶非线性光学晶体具有良好的非线性光学性能，带隙大于6.5eV，倍频响应大概为KH2PO4(KDP)的3.2倍，其最短相位匹配波段在190nm以下，在制备激光谐波发生器、光参量放大器及光波导器件方面具有良好的应用。
[0023]优选地，所述激光谐波发生器、光参量放大器及光波导器件在紫外区间都适用。
[0024]优选地，所述激光谐波发生器能够产生波长小于400nm的谐波光。
[0025]进一步地，所述激光谐波发生器能够产生波长小于200nm的谐波光，实现深紫外激光的输出。
[0026]该晶体可对波长为1064nm的激光光束产生2倍频或3倍频或4倍频或5倍频的谐波光输出。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028]本专利技术中的二阶非线性光学晶体LiZn(OH)CO3为非中心对称结构，属于正交晶系，可采用水热法制备得到。该晶体具有优良的非线性光学性能，带隙大于6.5eV，倍频响应大概为KH2PO4(KDP)的3.2倍，最短相位匹配波段在190nm以下，可应用在深紫外区；且在空气中不易潮解，在制备激光谐波发生器、光参量放大器及光波导器件方面具有良好的应用潜力，能够实现波长小于200nm的深紫外激光的输出。
附图说明
[0029]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0030]图1示出实施例中制备得到的LiZn(OH)CO3晶体的X射线衍射(XRD)测试结果。
[0031]图2示出实施例中制备得到的LiZn(OH)CO3晶体的结构示意图，其中(a)是三维晶体结构示意图，(b)是沿b方向上的晶体结构示意图，(c)是LiZn(OH)CO3晶体的结构基元。
[0032]图3示出测试例1中LiZn(OH)CO3晶体作为非线性光学器件的工作原理图，其中1是激光器，2是基频光，3是LiZn(OH)CO3晶体，4是倍频光，5是滤波片。
[0033]图4示出测试例2中LiZn(OH)CO3晶体的紫外透过光谱(a)和倍频测试结果图(b)。
[0034]图5示出理论计算得到的LiZn(OH)CO3晶体的最短相位匹配波长。
具体实施方式
[0035]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0036]实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种二阶非线性光学晶体，其特征在于，所述二阶非线性光学晶体的化学式为LiZn(OH)CO3。2.根据权利要求1所述二阶非线性光学晶体，其特征在于，所述晶体为非中心对称结构，属于正交晶系，空间群为Pmn21。3.根据权利要求1所述二阶非线性光学晶体，其特征在于，所述晶体的晶胞参数为：α＝β＝γ＝90
°
，Z＝2，单胞体积为4.一种如权利要求1
‑
3任一所述二阶非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将含锂化合物、含锌化合物和三聚氰酸混合并溶于溶剂中，升温至210
‑
330℃，恒温36
‑
300h，降温至室温，取出样品，清洗后得到二阶非线性光学晶体。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含锂化合物中的锂元素、含锌化合物中的锌元素和三聚氰酸的摩尔比为1：(1
【专利技术属性】
技术研发人员：林哲帅，刘晓萌，公丕富，康雷，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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