化合物氯酸铅和氯酸铅红外非线性光学晶体及制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种化合物氯酸铅和氯酸铅红外非线性光学晶体及制备方法和用途，该化合物的化学式为Pb2.14OCl2.28，分子量545.802，采用固相反应法制成，该化合物晶体的化学式为Pb2.14OCl2.28，分子量545.802，不具有对称中心，属正交晶系，空间群Fmm2,晶胞参数为a=5.829(3) Å,b=16.056(6) Å ,c=35.528(15) Å，采用化合物熔体法生长晶体或加入助溶剂生长晶体，通过本发明专利技术所获得的晶体材料具有较强的能相位匹配的倍频效应(SHG)，Kurtz粉末倍频测试结果表明其粉末倍频效应为磷酸二氢钾(KDP)的4倍，能够实现相位匹配，透过波段为0.34-7μm；激光损伤阈值是目前的商用的红外非线性光学晶体材AgGaS2的激光损伤阈值的10倍；不含结晶水,对空气稳定,且热稳定性较好。在激光频率转换、电光调制、光折变信息处理等领域有重要应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化合物氯酸铅和氯酸铅红外非线性光学晶体及制备方法和用途，该化合物的化学式为Pb2.14OCl2.28。
技术介绍
非线性光学效应起源于激光与介质的相互作用。当激光在具有非零二阶极化率的介质中传播时，会产生倍频、和频、差频、光参量放大等非线性光学效应。利用晶体的二阶非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器、频率转换器、光学参量振荡器等非线性光学器件，在许多领域，如激光技术、大气监测、国防军事等方面，都有着重要的应用价值。无机非线性光学材料在二阶非线性光学材料的实用化研究中居主导地位。依据透光波段和适用范围，无机非线性光学晶体材料可分为紫外光区非线性光学材料、可见光区非线性光学材料和红外光区非线性光学材料。目前已投入实用的紫外及可见光区的无机非线性光学材料有BBO(β-偏硼酸钡)、LBO(硼酸锂)、KDP(磷酸二氢钾)、KTP(磷酸钛氧钾)等，基本可以满足大多数实用的要求。但对于红外非线性光学材料来讲，离实用还有差距。原因在于现有的红外非线性光学材料，如AgGaS2、AgGaSe2等，虽然具有很大的二阶非线性光学系数，在红外光区也有很宽的透过范围，但合成条件苛刻，不容易长成大的光学质量高的单晶，特别是损伤阈值较低，因而不能满足非线性光学晶体材料的实用化要求。而实现红外激光的频率转换又在国民经济、国防等领域有着重要的价值。在2003年科学出版社出版的《非线性光学晶体材料科学》一书中，明确提出“在整个非线性光学的光谱波段内，红外波段的非线性光学晶体是一个薄弱环节，因此，对此波段的新型频率转换晶体的研究有待加强”。因此探索发现能够同时具备高的激光损伤阈值与大的非线性光学系数的新型高效红外非线性光学晶体材料是该领域的一个难点和热点。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种化合物氯酸铅，其特征在于该化合物的化学式为Pb2.14OCl2.28，分子量545.802，采用固相反应法合成化合物。本专利技术另一目的在于提供一种氯酸铅红外非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为Pb2.14OCl2.28，分子量545.802，不具有对称中心，属正交晶系，空间群Fmm2,晶胞参数为本专利技术再一个目的在于，提供一种氯酸铅和氯酸铅红外非线性光学晶体的制备方法。本专利技术又一个目的是提供一种氯酸铅红外非线性光学器件的用途，用于制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器，在激光频率转换、电光调制、光折变信息处理等高科技领域有着重要应用价值。本专利技术所述的一种化合物氯酸铅，其特征在于该化合物的化学式为Pb2.14OCl2.28，分子量545.802，采用固相反应法合成化合物，其中该化合物的组分是由摩尔比1.14∶1的氯化铅和氧化铅或碳酸铅、硝酸铅、醋酸铅、草酸铅制成。一种氯酸铅红外非线性光学晶体，该晶体的化学式为Pb2.14OCl2.28，分子量545.802，不具有对称中心，属正交晶系，空间群Fmm2,晶胞参数为所述的化合物硼酸铅非线性光学晶体的制备方法，采用固相反应法合成化合物，再采用化合物熔体法生长晶体或加入助溶剂生长晶体，具体操作按下列步骤进行：a、将氯酸铅化合物在坩埚中加热到熔化，加热至温度350-650℃，恒温5-80小时，得到氯酸铅的混合熔体；或将氯酸铅化合物中直接加入助熔剂，加热至温度350-650℃，恒温5-80小时，得到含氯酸铅与助熔剂的混合熔液，其中氯酸铅化合物与助熔剂的摩尔比为1：0.1-2；b、制备氯酸铅籽晶：将步骤a得到的混合熔体或混合熔液以温度0.5-10℃/h的速率缓慢降至室温，自发结晶获得氯酸铅籽晶；c、将盛有步骤a制得的混合熔体或混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤b得到的籽晶固定于籽晶杆上，从晶体生长炉顶部下籽晶，先预热籽晶5-60分钟，将籽晶下至接触混合熔液液面或混合熔液体中进行回熔，恒温时间5-60分钟，以温度1-60℃/h的速率再降温至温度350-480℃；d、再以温度0.1-5℃/天的速率缓慢降温，以0-60rpm转速旋转籽晶杆进行晶体的生长，待单晶生长到所需尺度后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度1-80℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可得到氯酸铅红外非线性光学晶体。步骤a所述助熔剂为PbCl2或PbO。步骤b所述化合物熔体法生长晶体包括提拉法、泡生法或坩埚移动法。所述的硼酸铅非线性光学晶体在制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器中的用途。本专利技术所述的化合物氯酸铅和氯酸铅红外非线性光学晶体及制备方法和用途中的中红外非线性光学晶体材料粉末的倍频效应为磷酸二氢钾(KDP)的4倍；可实现相位匹配；全透过范围是0.34-7μm；热失重温度为500℃。所述的氯酸铅红外非线性光学晶体，用于制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器，预期在激光频率转换、电光调制、光折变信息处理等高科技领域有着重要应用价值。本专利技术提供的氯酸铅化合物，化学式为Pb2.14OCl2.28，采用固相反应法按下列化学反应式制备氯酸铅化合物：(1)1.14PbCl2+PbO→Pb2.14OCl2.28；(2)1.14PbCl2+Pb(NO3)2→Pb2.14OCl2.28+NO2↑；(3)1.14PbCl2+Pb(CO3)2→Pb2.14OCl2.28+CO2↑；(4)1.14PbCl2+Pb(CH3COO)2→Pb2.14OCl2.28+CO2↑+H2O；(5)1.14PbCl2+PbC204→Pb2.14OCl2.28+CO2↑+CO↑。本专利技术与
技术介绍
相比，本专利技术制得的无机红外非线性光学晶体材料具有以下优点:(1)、具有较强的能相位匹配的倍频效应(SHG)，Kurtz粉末倍频测试结果表明其粉末倍频效应为磷酸二氢钾(KDP)的4倍，透过波段为0.34-7μm；(2)、激光损伤阈值是目前的商用的红外非线性光学晶体材AgGaS2的激光损伤阈值的10倍；(3)、可在开放体系中生长大尺寸单晶，制备方法简单、反应时间短、实验条件温和、产品纯度高；(4)、不含结晶水,对空气稳定,且热稳定性较好。附图说明图1为本专利技术Pb2.14OCl2.28粉末的X-射线衍射图；图2为生长的本专利技术Pb2.14OCl2.28单晶图；图3为本专利技术Pb2.14OCl2.28晶体制作的非线性光学器件的工作原理图，其中I为激光器，2为发出光束，3为Pb2.14OCl2.28晶体，4为出射光束，5为滤波片。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明：实施例1(采用熔体法)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物氯酸铅，其特征在于该化合物的化学式为Pb2.14OCl2.28，分子量545.802，采用固相反应法合成化合物，其中该化合物的组分是由摩尔比1.14∶1的氯化铅和氧化铅或碳酸铅、硝酸铅、醋酸铅、草酸铅制成。

【技术特征摘要】
1.一种化合物氯酸铅，其特征在于该化合物的化学式为Pb2.14OCl2.28，分子量545.802，采用固相反应法合成化合物，其中该化合物的组分是由摩尔比1.14∶1的氯化铅和氧化铅或碳酸铅、硝酸铅、醋酸铅、草酸铅制成。
2.一种氯酸铅红外非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为Pb2.14OCl2.28，分子量545.802，不具有对称中心，属正交晶系，空间群Fmm2,晶胞参数为a=5.829(3)?,b=16.056(6)?,c=35.528(15)?。
3.如权利要求2所述的化合物硼酸铅非线性光学晶体的制备方法，其特征在于采用固相反应法合成化合物，再采用化合物熔体法生长晶体或加入助溶剂生长晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、将氯酸铅化合物在坩埚中加热到熔化，加热至温度350-650℃，恒温5-80小时，得到氯酸铅的混合熔体；
或将氯酸铅化合物中直接加入助熔剂，加热至温度350-650℃，恒温5-80小时，得到含氯酸铅与助熔剂的混合熔液，其中氯酸铅化合物与助熔剂的摩尔比为1：0.1-2；
b、制备氯酸铅...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘世烈，张辉，张敏，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：新疆;65