CsCdPO4化合物、CsCdPO4非线性光学晶体及其制法和用途制造技术

本发明专利技术涉及一种CsCdPO4化合物、CsCdPO4非线性光学晶体及其制法和用途。本发明专利技术的晶体透明无包裹体，具有生长速度较快、成本低等优点；所获得的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；该晶体可用于制作非线性光学器件；本发明专利技术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。

CsCdPO4 compound and CsCdPO4 nonlinear optical crystal and its preparation and use

The invention relates to a CsCdPO4 compound, a CsCdPO4 nonlinear optical crystal, and its preparation and use. The invention of the crystal transparent inclusions, has advantages of fast speed and low cost growth; the crystal has a shorter UV absorption edge, high nonlinear optical effect, stable physical and chemical properties, good mechanical properties, easy processing etc.; the crystal can be used in the fabrication of nonlinear optical devices; nonlinear optical devices the invention can be used for the production of nonlinear optical crystals of some military and civilian high-tech fields, such as laser blinding weapons, optical disc recording, laser projection TV, optical computing and optical communication, etc..

【技术实现步骤摘要】
CsCdPO4化合物、CsCdPO4非线性光学晶体及其制法和用途
本专利技术涉及一种CsCdPO4化合物、CsCdPO4非线性光学晶体、CsCdPO4晶体的制备方法、CsCdPO4晶体用于制作非线性光学器件的用途及包含CsCdPO4非线性光学晶体的光学器件。
技术介绍
晶体的非线性光学效应是指这样一种效应：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，可以制成二次谐波发生器和上、下频率转换器以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。目前，应用于紫外波段的非线性光学晶体主要有β-BaB2O4(BBO)、LiB3O5(LBO)、CsLiB6O10(CLBO)和K2Be2BO3F2(KBBF)等，但它们都存在各自的不足之处。例如，LBO的双折射率都比较小，不能实现1064nm波长激光的四倍频输出；BBO的双折射率偏大，用于1064nm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CLBO极易潮解，难以实现商业化应用；KBBF则由于其严重的层状生长习性，导致其难以获得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。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种化学式为CsCdPO4的化合物。本专利技术的第二个目的在于提供一种CsCdPO4化合物的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供一种CsCdPO4非线性光学晶体。本专利技术的第四个目的在于提供CsCdPO4晶体的制备方法。本专利技术的第五个目的在于提供CsCdPO4非线性光学晶体的用途。本专利技术的第六个目的在于提供一种非线性光学器件。本专利技术的技术方案如下：CsCdPO4化合物，所述的CsCdPO4化合物的化学式为CsCdPO4。CsCdPO4化合物的制备方法，采用固相反应法制备所述的CsCdPO4化合物，包括如下步骤：将含Cs化合物、含Cd化合物和含P化合物以化学计量比均匀混合后，以10～200℃/小时的速率升温到400～500℃，然后保温烧结12小时以上，降至室温后取出研磨均匀，再以10～200℃/小时的速率升温到500～1100℃烧结24小时以上，即得纯相的CsCdPO4化合物。优选地，在500～700℃烧结的过程中需要中途取出研磨1次以上，优选地，所述含Cs化合物为Cs2CO3或CsNO3；所述含Cd化合物为CdCO3或Cd(NO3)2；所述含P化合物为NH4H2PO4或(NH4)2HPO4。进一步优选的，本专利技术所述的CsCdPO4化合物可以通过以下典型的反应得到：1)0.5Cs2CO3+CdCO3+NH4H2PO4＝CsCdPO4+1.5CO2↑+1.5H2O↑+NH3↑2)1CsNO3+Cd(NO3)2+(NH4)2HPO4＝CsCdPO4+1.5H2O↑+O2↑+2NH3↑+2NO2↑本专利技术还提供一种CsCdPO4非线性光学晶体，所述的CsCdPO4非线性光学晶体不含对称中心，属于单斜晶系P21空间群。所述晶体的晶胞参数为β＝90.244(4),Z＝4；所述晶体的结构为CdO4四面体与PO4四面体共顶点连接，形成三维孔洞结构，且Cs+离子填在孔洞中。本专利技术还提供一种CsCdPO4非线性光学晶体的制备方法：采用熔体法生长所述的CsCdPO4非线性光学晶体，包括如下步骤：首先，将含Cs化合物、含Cd化合物和含P化合物以化学计量比均匀混合后，以10～200℃/小时的速率升温到400～500℃，然后保温烧结12小时以上，降至室温后取出研磨均匀，再以10～200℃/小时的速率升温到500～1100℃烧结24小时以上，得CsCdPO4原料；然后，将助熔剂和所述的CsCdPO4原料混合后置于晶体生长炉中，升温至700℃以上熔化成熔体，然后测试所述熔体的饱和温度(测试时，铂金丝测试饱和温度)，接着将熔体降温至饱和温度5℃以上，然后缓慢降温至600℃附近，随后迅速降温至室温，即得CsCdPO4非线性光学晶体；所述助熔剂是由Cs2O和P2O5按照摩尔比为0.5-2:0-2混合而成；所述的助熔剂和所述的CsCdPO4原料的摩尔比为1:0.1-5.5。该CsCdPO4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；所以该专利技术还进一步提供CsCdPO4非线性光学晶体的用途。本专利技术还提供了一种非线性光学器件，其中所述器件包括本专利技术所述的CsCdPO4非线性光学晶体。根据本专利技术，所述非线性光学器件还包括激光器等。优选地，所述非线性光学器件的工作原理为：将至少一束入射电磁辐射通过至少一块CsCdPO4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。本专利技术的CsCdPO4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：(1)所获得的CsCdPO4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；(2)该CsCdPO4非线性光学晶体可用于制作非线性光学器件；(3)本专利技术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。附图说明图1是用CsCdPO4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CsCdPO4晶体，4是所产生的激光束，5是滤光片。图2为本专利技术的CsCdPO4多晶粉末X射线衍射图谱与基于CsCdPO4晶体结构模拟的X射线衍射图谱。图3为本专利技术的CsCdPO4晶体结构图。图4是采用实施例4的方法制备的CsCdPO4非线性光学晶体的图片。具体实施方式下面结合实施例及附图进一步描述本专利技术。本领域技术人员知晓，下述实施例不是对本专利技术保护范围的限制，任何在本专利技术基础上做出的改进和变化都在本专利技术的保护范围之内。实施例1和2是关于粉末状CsCdPO4化合物的制备。实施例1采用固相反应法，反应方程式如下：0.5Cs2CO3+CdCO3+NH4H2PO4＝CsCdPO4+1.5CO2↑+1.5H2O↑+NH3↑上述四种试剂投料量分别为：Cs2CO31.629g(0.005mol),CdCO31.724g(0.010mol),NH4H2PO41.150g(0.010mol)。具体操作步骤是：按上述剂量分别称取试剂，将它们放入研钵中，混合并研磨均匀，然后装入刚玉陶瓷坩埚中，将其压实，放入马弗炉中，以10℃/小时的速率升温到500℃，然后保温烧结12小时以上，降至室温后取出研磨均匀，再以10℃/小时的速率升温到600℃烧结24小时以上，中途取出研磨1次以上，即得纯相的CsCdPO4化合物。如图2所示，本实施例制备的化合物的粉末X射线衍射图谱与根据其单晶结构拟合所得的图谱(图2所示)一致。实施例2制备粉末状CsCdPO4化合物采用固相反应法，反应方程式如下：1CsNO3+Cd(NO3)2+(NH4)2HPO4＝CsCdPO4+1.5H2O↑+O2↑+2NH3↑+2NO2上本文档来自技高网...

【技术保护点】
CsCdPO4化合物，其特征在于：所述的CsCdPO4化合物的化学式为CsCdPO4。

【技术特征摘要】
1.CsCdPO4化合物，其特征在于：所述的CsCdPO4化合物的化学式为CsCdPO4。2.根据权利要求1所述的CsCdPO4化合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将含Cs化合物、含Cd化合物和含P化合物以化学计量比均匀混合后，以10～200℃/小时的速率升温到400～500℃，然后保温烧结12小时以上，降至室温后取出研磨均匀，再以10～200℃/小时的速率升温到500～1100℃烧结24小时以上，即得。3.根据权利要求2所述的CsCdPO4化合物的制备方法，其特征在于：所述含Cs化合物为Cs2CO3或CsNO3；所述含Cd化合物为CdCO3或Cd(NO3)2；所述含P化合物为NH4H2PO4或(NH4)2HPO4。4.CsCdPO4非线性光学晶体，其特征在于：所述的CsCdPO4非线性光学晶体不含对称中心，属于单斜晶系P21空间群。5.根据权利要求4所述的CsCdPO4非线性光学晶体，其特征在于：所述晶体的晶胞参数为β＝90.244(4),Z＝4。6.根据权利要求4或5所述的CsC...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗军华，沈耀国，赵三根，赵炳卿，李先锋，丁清然，李雁强，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35