本发明专利技术涉及一种LiGaGe2S6化合物和LiGaGe2S6非线性光学晶体及制法和用途；所述的LiGaGe2S6化合物采用固相反应制备而成；所述的LiGaGe2S6非线性光学晶体不具有对称中心，属正交晶系，空间群为F d d 2(43)，晶胞参数为采用高温熔体自发结晶法生长；所述的LiGaGe2S6非线性光学晶体用于制备非线性光学器件。与现有技术相比，本发明专利技术LiGaGe2S6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，具有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种LiGaGe2S6化合物和LiGaGe2S6非线性光学晶体及制备方法与应用
本专利技术属于光学材料
，涉及一种LiGaGe2S6化合物和LiGaGe2S6非线性光学晶体及制备方法与应用，尤其是涉及一种LiGaGe2S6化合物、LiGaGe2S6的非线性光学晶体(LiGaGe2S6单晶)及该LiGaGe2S6单晶的制备方法和该LiGaGe2S6单晶用于制作的非线性光学器件的用途。
技术介绍
具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。这里非线性光学效应是指倍频、和频、差频、参量放大等效应。目前，获得红外激光输出主要是非线性光学的方法，即利用红外非线性光学晶体材料，通过光学参量震荡(OPO)、倍频(SHG)或者差频(DFG)等非线性频率转换技术，对已有的成熟的激光光源进行频率转换从而得到新的中远红外波段激光输出。该方法具有激光器结构紧凑、全固态化，可实现大功率、窄线宽激光输出等优势，其核心部件之一就是红外非线性光学晶体。只有不具有对称中心的晶体才可能有非线性光学效应。根据材料应用波段的不同，可以分为紫外光区、可见和近红外光区、以及中红外光区非线性光学材料三大类。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(532nm)晶体中实用的主要有KTP(KTiOPO4)、BBO(β-BaB2O4)、LBO(LiB3O5)晶体；在三倍频(355nm)晶体中实用的有BBO、LBO、CBO(CsB3O5)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ABC2型的黄铜矿结构半导体材料，如AgGaQ2(Q＝S,Se,Te)，红外非线性晶体的激光损伤阈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，例如它可以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1.064μm)延伸到中红外区；也可以对中红外光区的重要激光(如CO2激光，10.6μm)进行倍频，这对于获得波长连续可调的激光具有重要意义。因此，寻找探索具有非线性光学系数大、中远红外透过范围宽、抗激光损伤阈值高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。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种LiGaGe2S6化合物和LiGaGe2S6非线性光学晶体及制备方法与应用。本专利技术提供一种化学式为LiGaGe2S6的化合物。本专利技术提供一种LiGaGe2S6化合物的制备方法，步骤如下：将含Li物质、含Ga物质、含Ge物质和单质S按照摩尔比Li:Ga:Ge:S＝1：1:2:6的比例配料并混合均匀后，加热至800-950℃进行固相反应，得到化学式为LiGaGe2S6的化合物；其中，所述的含Li物质为锂单质或硫化锂，所述的含Ge物质为锗单质或二硫化锗，所述的含Ga物质为镓单质或三硫化二镓。所述的固相反应的步骤为：将上述配料研磨之后装入石英管中，对石英管抽真空至10-3pa并进行熔化封装，放入马弗炉中，以10-50℃/小时的速率升温至800-950℃，恒温20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10-3pa并进行熔化封装，再放入马弗炉内升温至800-950℃烧结20小时；将样品取出，并捣碎研磨得粉末状LiGaGe2S6化合物。所述的LiGaGe2S6化合物可按下述化学反应式制备：1)Li2S+Ga2S3+4GeS2＝2LiGaGe2S6；2)Li2S+2Ga+4Ge+11S＝2LiGaGe2S6；3)Li2S+Ga2S3+4Ge+8S＝2LiGaGe2S6；4)Li2S+2Ga+3S+4GeS2＝2LiGaGe2S6；5)Li+Ga+2Ge+6S＝LiGaGe2S6。本专利技术提供的LiGaGe2S6非线性光学晶体不具备有对称中心，属正交晶系，空间群为Fdd2(43)，其晶胞参数为：本专利技术提供的LiGaGe2S6非线性光学晶体的制备方法，该方法为采用高温熔体自发结晶法，生长LiGaGe2S6非线性光学晶体，即将粉末状LiGaGe2S6化合物加热至熔化得高温熔液并保持24-96小时后，以0.5-10℃/小时的降温速率降温至室温，得到无色透明的LiGaGe2S6晶体。其中，所述的粉末状LiGaGe2S6化合物的制备如下：将含Li物质、含Ga物质、含Ge物质和单质S按照摩尔比Li:Ga:Ge:S＝1:1:2:6的比例配料并混合均匀后，加热至800-950℃进行固相反应(原则上，采用一般化学合成方法都可以制备LiGaGe2S6化合物；本专利技术优选固相反应法)，得到化学式为LiGaGe2S6的化合物；所述含Li物质为锂单质或硫化锂；所述含Ge物质为锗单质或二硫化锗；所述含Ga物质为镓单质或三硫化二镓。根据晶体的结晶学数据，将晶体毛坯定向，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，本专利技术LiGaGe2S6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。本专利技术进一步提供了LiGaGe2S6非线性光学晶体的用途，所述的LiGaGe2S6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降至少一束入射电磁辐射通过至少一块所述的LiGaGe2S6非线性光学晶体后产生至少一束频率不同于入射电磁辐射的输出辐射的装置。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：1)LiGaGe2S6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；2)所制得的LiGaGe2S6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；3)制得的LiGaGe2S6非线性光学晶体可用于制作非线性光学器件，使用寿命长，适用性广，具有很好的应用前景。附图说明图1为采用本专利技术LiGaGe2S6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LiGaGe2S6非线性光学晶体，4是所产生的出射激光束，5是滤波片。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1：制备粉末状LiGaGe2S6化合物：采用Li2S+Ga2S3+4GeS2＝2LiGaGe2S6反应式用固相反应法制备LiGaGe2S6化合物；所述Li2S为0.110克，所述Ga2S3为0.569克,所述GeS2为1.320克；即Li2S:Ga2S3:GeS2＝1:1:4；具体操作步骤是，在手套箱中按上述剂量分别称取试剂，将它们放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ12mm×20mm的石英管中，抽真空至10-3pa后用氢氧焰将石英管熔化封装，放入马弗炉中，缓慢升至900℃，其升温速率为50℃/小时，恒温5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900℃烧结5小时，这时样品收缩成块；此时，将其取出，放入研钵中捣碎研磨得粉末状LiGaGe2S6化合物产品。实施例2：制备粉末状LiGaGe2S6化合物：采用Li2S+2Ga+4Ge+11S＝2LiGaGe2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种LiGaGe2S6化合物。
【技术特征摘要】
1.一种LiGaGe2S6非线性光学晶体，其特征在于，该晶体不具有对称中心，属正交晶系，空间群为Fdd2(43)，晶胞参数为所述的晶体以LiGaGe2S6化合物为原料制得，所述的LiGaGe2S6化合物的制备方法是将含Li物质、含Ga物质、含Ge物质及单质S按摩尔比Li:Ga:Ge:S＝1:1:2:6的比例配料，混合均匀后，进行固相反应，即制得所述的LiGaGe2S6化合物；所述的含Li物质为锂单质或硫化锂，所述的含Ge物质为锗单质或二硫化锗，所述的含Ga物质为镓单质或三硫化二镓；所述的固相反应的步骤为：将含Li物质、含Ga物质、含Ge物质及单质S按摩尔比Li:Ga:Ge:S＝1:1:2:6的比例配料，研磨、混合均匀，装入石英管中，对石英管抽真空，熔化封装，放入马弗炉中，以10-50℃/小时的速率升温至800-950℃，恒温烧结10-24小时，待冷却后取出样品；将取出的样品重新研磨、混合均匀，再置于石英管中，抽真空，熔化封装，再放入马弗炉中，以10-50℃/小时的速率升温至800-950℃，恒温烧结10-...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅大江，吴远东，张士艳，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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