本发明专利技术公开了一种新型二阶非线性光学晶体材料，其分子式为HgBrI，晶体空间群为Cmc21，a=4.673(2)?,b=7.130(3)?,c=13.314(6)?,α=900，β=900，γ=900，Z=4。该材料的突出特点是：有很强的可相位匹配的二阶非线性光学效应；在可见光区和红外光区有很大的透光窗口；具有良好的热稳定性。该晶体材料能广泛应用于光学等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及溴碘化汞晶体作为红外波段二阶非线性光学材料的用途，属于无机化学领域，也属于材料科学领域和光学领域。
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、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、国防方面，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来划分，无机非线性光学晶体材料可分为紫外光区非线性光学晶体材料、可见光区非线性光学晶体材料以及红外非线性光学晶体材料。现有的性能优良的无机非线性光学晶体材料如:BB0 ( ￠-偏硼酸钡)、LB0 (硼酸锂)、KDP (磷酸二氢钾)、KTP (磷酸钛氧钾)、LN (铌酸锂)等，大多适用于紫外、可见光和近红外波段的范围。而对于红外非线性光学晶体材料，离实用还有差距。原因在于现有的红外非线性光学晶体材料，如AgGaS2、AgGaSe2和ZnGeP2等晶体，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，不容易生长光学质量高的大单晶，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、国防军事等领域有着重要的价值，如实现连续可调的分子光谱，拓宽激光辐射波长的范围，开辟新的激光光源等。因而红外无机非线性光学材料的研究已成为当前非线性光学材料研究领域的一个重要课题。 目前，红外无机非线性光学材料的研究主要从两个方面展开，一是通过晶体生长技术，从已知的非线性光学晶体材料中生长更加完美、更加符合应用要求的晶体；二是寻找新的非线性光学晶体材料，这包括合成新的化合物或从已知化合物中寻找具有良好非线性光学性质的材料。
技术实现思路
:本专利技术所要解决的问题是提供溴碘化汞晶体作为红外波段二阶非线性光学材料的用途。溴碘化汞晶体作为红外波段二阶非线性光学材料，透光波段较宽，二阶非线性光学系数较大，能够实现相位匹配，容易制备且稳定性较好的新型无机红外非线性光学晶体材料及其制备方法和用途。所述溴碘化汞晶体，其分子式为HgBrI，晶体空间群为6Jbc21，a=4.673(2) A,b=7.130(3) A, c=13.314(6) A, a =90°, ￠=900, y =90°, Z=40该物质早在100年前就有文献报道，但从未有文献介绍它的非线性光学性能。本专利技术首次发现，上述无机晶体作为红外非线性光学材料，粉末倍频效应为1.4X KTP (磷酸钛氧钾)，且能实现相位匹配；光学透过范围是0.46 40微米。上述溴碘化汞晶体的制备方法，将HgBr2和I2按摩尔比2: I加入到适量的丙酮溶液中，在常温下搅拌成为澄清透明的溶液，继续搅拌半小时；反应结束后，通过室温下缓慢挥发法或缓慢降温方法，得到黄色透明的晶体。本专利技术所公开的无机非线性光学材料HgBrI，在红外区有很宽的透过窗口，透光范围达到40微米；紫外吸收边测量值达到0.46微米，计算其带隙大小约为2.70电子伏特。具有较大的非线性光学系数以及较好的综合性质，可作为非线性光学晶体材料加以应用。与
技术介绍
相比所具有的有益效果: 本专利技术的作为非线性光学晶体材料具有以下特点: 1.采用一种新的合成方法制备了该化合物晶体材料，晶体空间群为仏c21，a=4.673(2)A, b=7.130(3) A, c=13.314(6) A, a =90°, ￠=900, y=90°, Z=40 晶胞参数与文献报道的相似，但首次提供了 R值。制备方法条件温和，产品纯度高，操作简单； 2.溴碘化汞晶体具有较大的倍频效应·(SHG)，Kurtz粉末倍频测试结果表明其粉末倍频效应为KTP (磷酸钛氧钾)的1.4倍； 3.溴碘化汞晶体在可见光区和红外光区有很宽的透过范围，完全透过波段为0.46 40微米。附图说明图1为本专利技术HgBrI晶体的晶胞图。图2为本专利技术HgBrI晶体在be面的晶胞图堆积图。图3为本专利技术HgBrI粉末的紫外一可见吸收光谱。图4为本专利技术HgBrI粉末的傅立叶变换衰减全反射红外光谱。图5为本专利技术HgBrI粉末的拉曼光谱。图6为本专利技术HgBrI粉末的热失重图谱。图7为本专利技术HgBrI粉末的倍频效应相位匹配图谱。具体实施例方式以下结合具体的实施例子对本专利技术的技术方案作进一步的说明: 实施例1:HgBrI的制备: 将0.7208 g (2 mmol) HgBr2和0.2538 g (I mmol) I2加入到适量的丙酮溶液中，在常温下，搅拌，至成为澄清透明的溶液，继续反应半小时，反应结束后，自然冷却。通过室温下缓慢挥发法或缓慢降温方法，得到黄色透明的晶体，经单晶X-射线衍射测试，确认为已知化合物HgBrI,即为所需晶体材料。实施例2 =HgBrI的粉末倍频效应: 材料的倍频性能通过Kurtz — Perry粉末倍频测试方法获得。具体操作步骤如下: 将实施例1所得的晶体材料研磨成约80 100微米粒径的粉末，然后装在两面有玻璃窗的样品池内，之后将样品池置于激光光路上，使用Nd: YAG脉冲激光器为光源产生波长为1064纳米的基频光射入样品池，以约80 100微米粒径的KTP单晶粉末作为标样，信号经光电倍增管显示于示波器上。实施例3 =HgBrI的倍频效应相位匹配测试: 将实施例1所得的二阶非线性光学晶体材料分别研磨并筛分成不同粒度范围的粉末(20 40,40 60,60 80,80 100，100 125，125 150 以及 150 200 微米)，然后装在两面有玻璃窗的样品池内，之后将样品池置于激光光路上，使用Nd:YAG脉冲激光器为光源产生波长为1064纳米的基频光射入样品池，信号经光电倍增管显示于示波器上，测试不同粒径的倍频信号强度大小，作图后分析判断化合物能否相位匹配。图1和2分别是HgBrI晶体的晶胞图和晶胞在be面的堆积图，HgBrI的结构简单，由近似于线形的1-Hg-Br单元组成，1-Hg-Br键角为179.6 (2) °，I原子与Hg原子形成的Hg — I键长为2.568 (4) A，而另一端的Br原子与Hg原子形成的Hg — Br键长为2.547(4)A。图3是粉末材料的紫外一可见光谱，从图中可以看出，它的紫外吸收边在0.46微米，计算的带隙大小为2.70电子伏特。图4和图5分别是材料的傅立叶变换衰减全反射红外光谱和拉曼光谱，从红外光谱图中可以看出，材料在4000波数至700波数间没有任何吸收，从拉曼光谱图中，材料从800波数直到250波数也未见吸收峰，这说明材料在4000波数至250波数间都无吸收，因此材料的红外吸收边达250波数，换算成波长则为40微米。综合紫外一可见光谱、 红外光谱和拉曼光谱的结果，可以推知材料的具有很宽的透光范围，其透光范围为0.46微米至40微米。材料的热分析以及粉末倍频相位匹配的测试结果，见图6和图7，从图6可以看到，材料在200摄氏度以后才开始失重，具有良好的热稳定性，从图7可以看到，材料是可以相位匹配的。本文档来自技高网...
【技术保护点】
溴碘化汞晶体作为红外波段二阶非线性光学材料的用途，?所述溴碘化汞晶体，其分子式为HgBrI，晶体空间群为Cmc21，a=4.673(2)??,?b=7.130(3)??,?c=13.314(6)??,?α=900，β=900，γ=900，Z=4。
【技术特征摘要】
1.溴碘化汞晶体作为红外波段二阶非线性光学材料的用途，所述溴碘化汞晶体，其分子式为 HgBrI，晶体空间群为 6J c21，a=4.673(2) A, b=7.130(3) A, c=13.314(6) A,a =90°, 3 =90°, y =...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴奇，秦金贵，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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