化合物钠锶硼硫和钠锶硼硫中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种化合物钠锶硼硫和钠锶硼硫红外非线性光学晶体及制备方法和应用。该化合物的化学式为NaSrBS3，分子量为217.60，为钠锶硼硫单晶颗粒，该晶体的化学式为NaSrBS3，分子量为217.60，非中心对称结构单晶体，晶系为正交晶系，空间群为P212121，晶胞参数a=4.2542（2）

【技术实现步骤摘要】
化合物钠锶硼硫和钠锶硼硫中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种化合物钠锶硼硫和钠锶硼硫中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用，属于红外非线性光学晶体材料领域。

技术介绍

[0002]非线性光学(NLO)材料有许多应用，如激光光刻、光纤通信、固态激光系统等。在紫外(UV)和深紫外(DUV)区域发现了大量NLO材料，如KBe2BO3F2、KH2PO4、KTiOPO4、β
‑
BaB2O4、和LiB3O5、CsB3O5，CsLiB6O
10
、α
‑
BiB3O6和Sr2Be2B2O7。双折射材料是一种重要的光学功能材料，可以用来调节光的偏振，制作光学器件，如光隔离器、偏振分束器、Q开关和环行器。到目前为止，包括LiNbO3(420
–
5200nm)，YVO4(400
–
5000nm)，α
‑
BaB2O4(200
–
2500nm)和CaCO3(350
–
2300nm)等在内的双折射材料由于其优异的光学性能，如大双折射、高激光损伤阈值、宽紫外和可见光透过以及获得高质量单晶的能力，已在紫外和可见光区域得到商业应用。在红外(IR)区，存在一些商用的非线性光学材料，如AgGaS2(AGS)、AgGaSe2(AGSe)和ZnGeP2(ZGP)。然而，AGS具有较低的激光损伤阈值，AGSe具有非相位匹配行为，ZGP在普通泵浦光源下产生严重的双光子吸收，这些缺点限制了它们的进一步应用。因此，迫切需要研究红外非线性光学材料和具有大双折射率和宽带隙的红外双折射材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种化合物钠锶硼硫和钠锶硼硫红外非线性光学晶体及制备方法和应用。该化合物的化学式为NaSrBS3，分子量为217.60，为钠锶硼硫单晶颗粒，该晶体的化学式为NaSrBS3，分子量为217.60，非中心对称结构单晶体，晶系为正交晶系，空间群为P212121，晶胞参数Z＝4，单胞体积采用将单质钠、硫化钠、硫化锶、单质硼和单质硫在真空条件下进行固相反应；本专利技术中所述的钠锶硼硫红外非线性光学晶体的纯样XRD图与理论值吻合。
[0004]本专利技术所述的一种化合物钠锶硼硫，该化合物的化学式为NaSrBS3，分子量为217.60，为钠锶硼硫单晶颗粒，非中心对称结构单晶体，晶系为正交晶系，空间群为P212121，晶胞参数Z＝4，单胞体积Z＝4，单胞体积
[0005]一种钠锶硼硫中远红外非线性光学晶体，该晶体的化学式为NaSrBS3，分子量为217.60，非中心对称结构单晶体，晶系为正交晶系，空间群为P212121，晶胞参数，晶胞参数Z＝4，单胞体积
[0006]所述钠锶硼硫中远红外非线性光学晶体的制备方法，按下列步骤进行：
[0007]a、在含水量和含氧气量均0.01
‑
0.1ppm的密闭容器充有惰性气体为氩气的手套箱内按Na:Sr:B:S元素摩尔比2:1:2:6，称取单质钠，硫化钠、硫化锶，单质硼、单质硫；
[0008]b、将步骤a中的单质钠、硫化钠、硫化锶、单质硼和单质硫混合均匀，放入干净的石墨坩埚中，然后装入石英玻璃管中，将石英管在真空度为10
‑5‑
10
‑3Pa抽真空后封口；
[0009]c、将步骤b中的封好的石英管放入高温炉中，以升温速率为17
‑
21℃/h升温至750
‑
830℃，进行保温，时间89
‑
96h，得到化合物；
[0010]d、将步骤c中的化合物以0.2
‑
0.3℃/h的速率冷却降温，得到钠锶硼硫NaSrBS3中远红外非线性光学晶体。
[0011]步骤c中真空容器升温至810℃。
[0012]步骤d中冷却降温的速率为0.2℃/h。
[0013]所述钠锶硼硫中远红外非线性光学晶体在制备红外波段激光变频晶体、红外电
‑
光装置、红外通讯器件或红外激光制导器件中的用途。
[0014]本专利技术所述的化合物钠锶硼硫和钠锶硼硫中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用，该晶体结构中，Na原子，Sr原子，B原子，S原子的化合价分别为+1，+2，+3，
‑
2。Na原子与邻近六个S原子形成[NaS6]；Sr原子与临近的七个S原子形成[SrS7]；B原子与临近的三个S原子形成[BS3]。[NaS6]通过共边连接形成
∞
[NaS3]n
链状结构，
∞
[NaS3]n
链之间通过孤立的[BS3]相连，形成三维网络结构，Sr
2+
填充在孔道之间。所述钠锶硼硫化合物为钠锶硼硫单晶颗粒。
附图说明
[0015]图1为本专利技术多晶粉末X射线粉末衍射图与理论值的对比图。
[0016]图2为本专利技术NaSrBS3单晶的结构图。
[0017]图3为本专利技术NaSrBS3单晶的折射率色散和理论双折射图。
[0018]图4为本专利技术楔形双折射晶体偏振分束器示意图，其中1为入射光，2为o光，3为e光，4为光轴，5为NaSrBS3晶体；
[0019]图5为本专利技术光隔离器示意图，其中6为透光方向；
[0020]图6为本专利技术NaSrBS3中远红外非线性光学晶体工作原理图，其中1为激光器，2为发出光束，3为NaSrBS3晶体，4为出射光束，5为滤波片。
具体实施方式
[0021]本专利技术通过下属实施例进行详细说明。但不仅限于下述实施例。
[0022]实施例1
[0023]化合物钠锶硼硫的制备：
[0024]a、在含水量和含氧气量均0.01
‑
0.1ppm充有惰性气体为氩气的手套箱的密闭容器内按摩尔比2:1:2:4:7称取单质钠、硫化钠、硫化锶、单质硼和单质硫；
[0025]b、将步骤a中的单质钠、硫化钠、硫化锶、单质硼和单质硫混合均匀，放入干净的石墨坩埚中，然后装入石英玻璃管中，将石英管在真空度为10
‑5Pa抽真空后封口；
[0026]c、将步骤b中的封好的石英管放入高温炉中，以升温速率为15℃/h升温至810℃，进行保温，时间37小时，得到化合物；
[0027]d、将步骤c中的化合物以0.2℃/h的速率冷却降温，得到无色透明块状晶体，通过单晶X射线衍射分析，表明为钠锶硼硫NaSrBS3，晶胞参数为晶胞参数为β＝100.627
°
，Z＝4，其分子量为217.60，属于正交晶系，空间群为P212121，结构如附图1。
[0028]实施例2
[0029]按反应式Na2S+2SrS+2B+3S
→
NaSrBS3制备钠锶硼硫中远红外非线性光学晶体：
[0030]a、在含水量和含氧气量均0.01
‑
0.1ppm充有惰性气体为氩气的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化合物钠锶硼硫，其特征在于该化合物的化学式为NaSrBS3，分子量为217.60，为钠锶硼硫单晶颗粒，非中心对称结构单晶体，晶系为正交晶系，空间群为P212121，晶胞参数a = 4.2542（2）
Å
，b = 10.8748（3）
Å
，c = 11.5712（5）
Å
，Z = 4，单胞体积V = 535.3（0）
Å3。2.一种钠锶硼硫中远红外非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为NaSrBS3，分子量为217.60，非中心对称结构单晶体，晶系为正交晶系，空间群为P212121，晶胞参数a = 4.2542（2）
Å
，b = 10.8748（3）
Å
，c = 11.5712（5）
Å
，Z = 4，单胞体积V = 535.3（0）
Å3。3.如权利要求2所述的钠锶硼硫中远红外非线性光学晶体的制备方法，其特性在于按下列步骤进行：a、在含水量和含氧气量均0.01
‑
0.1ppm的密闭容器充有惰性气体为氩气的手套箱内按...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘世烈，云艺涵，李广卯，
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：