非線性光學(xué)晶體及制法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種BaHgSe2#線性光學(xué)晶體（BaHgSe 2單晶）及該BaHgSe 2非線性光 學(xué)晶體的制備方法和該BaHgSe2#線性光學(xué)晶體用于制作非線性光學(xué)器件的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 具有非線性光學(xué)效應(yīng)的晶體稱為非線性光學(xué)晶體。這里非線性光學(xué)效應(yīng)是指倍 頻、和頻、差頻、參量放大等效應(yīng)。只有不具有對稱中心的晶體才可能有非線性光學(xué)效應(yīng)。利 用晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)，可以制成二次諧波發(fā)生器，上、下頻率轉(zhuǎn)換器，光參量振蕩器等 非線性光學(xué)器件。激光器產(chǎn)生的激光可通過非線性光學(xué)器件進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，從而獲得更多 有用波長的激光，使激光器得到更廣泛的應(yīng)用。根據(jù)材料應(yīng)用波段的不同，可以分為紫外光 區(qū)、可見和近紅外光區(qū)、以及中紅外光區(qū)非線性光學(xué)材料三大類?？梢姽鈪^(qū)和紫外光區(qū)的非 線性光學(xué)晶體材料已經(jīng)能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求；如在二倍頻（532nm)晶體中實(shí)用的主要有 KTP (KTi0P04)、BB0 ( 0 -SnB204)、LBO (LiB305)晶體；在三倍頻（355nm)晶體中實(shí)用的有 BB0、 LB0、CB0(CsB305)可供選擇。而紅外波段的非線性晶體發(fā)展比較慢；紅外光區(qū)的材料大多是 ABC 2型的黃銅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料，如AgGaQ 2 (Q = S，Se，Te)，紅外非線性晶體的光損傷閾值 太低和晶體生長困難，直接影響了實(shí)際使用。中紅外波段非線性光學(xué)晶體在光電子領(lǐng)域有 著重要的應(yīng)用，例如它可以通過光參量振蕩或光參量放大等手段將近紅外波段的激光（如 1. 064 ym)延伸到中紅外區(qū)；也可以對中紅外光區(qū)的重要激光（如(：02激光，10. 6 ym)進(jìn)行 倍頻，這對于獲得波長連續(xù)可調(diào)的激光具有重要意義。因此尋找優(yōu)良性能的新型紅外非線 性光學(xué)晶體材料已成為當(dāng)前非線性光學(xué)材料研究領(lǐng)域的難點(diǎn)和前沿方向之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的在于提供一種BaHgSe2非線性光學(xué)晶體。
[0004] 本發(fā)明另一目的在于提供BaHgSe#線性光學(xué)晶體的制備方法。
[0005] 本發(fā)明再一目的在于提供BaHgSe2非線性光學(xué)晶體的用途。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 本發(fā)明提供的BaHgSe2#線性光學(xué)晶體，其不具有對稱中心，屬正交晶系，空間群 為Phk^，其晶胞參數(shù)為：a=4.36 A，b=14. 88 A，c=7.59 A，a = 0 = y = 90°，Z = 4。
[0008] 本發(fā)明提供的所述BaHgSe2非線性光學(xué)晶體的制備方法，其為高溫熔體自發(fā)結(jié)晶 法生長BaHgSe 2#線性光學(xué)晶體，其步驟為：將粉末狀BaHgSe 2化合物加熱至熔化得到熔液 并保持24-96小時(shí)后，以1-KTC /小時(shí)的降溫速率降溫至室溫，得到BaHgSe2非線性光學(xué)晶 體；或者
[0009] 將Hg源材料、Ba源材料和單質(zhì)Se按照摩爾比Ba:Hg:Se = 1 :1 :2的比例混合均 勻后，至熔化得到熔液并保持24-96小時(shí)后，以1-10°C /小時(shí)的降溫速率降溫至室溫，得到 BaHgSe2非線性光學(xué)晶體；
[0010]所述粉末狀BaHgSeJ^合物的制備如下：將Hg源材料、Ba源材料和單質(zhì)Se按 照摩爾比Ba:Hg:Se = 1 :1 :2的比例混合均勾后，加熱至800-1150°C進(jìn)行固相反應(yīng)，得到 BaHgSe2化合物，經(jīng)搗碎研磨得粉末狀BaHgSe 2化合物。所述Hg源材料為Hg或HgSe ;所述 Ba源材料為Ba或BaSe。
[0011] 本發(fā)明提供的BaHgSe2非線性光學(xué)晶體的制備方法，還可為坩堝下降法生長 BaHgSe 2#線性光學(xué)晶體，其步驟如下：將粉末狀BaHgSe 2化合物放入晶體生長裝置中，升溫 至熔化，之后，將晶體生長裝置以0. l-l〇mm/h的速度垂直下降，在晶體生長裝置下降過程 中進(jìn)行BaHgSe2非線性光學(xué)晶體生長，其生長周期為5-20天；或者
[0012] 將Ba源材料、Hg源材料和單質(zhì)Se按照摩爾比Ba:Hg:Se = 1 :1 :2的比例放入晶體 生長裝置中，升溫至原料熔化，待原料完全熔化后，晶體生長裝置以〇. l-l〇_/h的速度垂 直下降，在晶體生長裝置下降過程中進(jìn)行BaHgSe2非線性光學(xué)晶體生長，其生長周期為5-20 天；
[0013] 所述粉末狀BaHgSeJt合物的制備如下：將Hg源材料、Ba源材料和單質(zhì)Se按照 摩爾比Ba:Hg:Se = 1 :1 :2的比例混合均勾后，加熱至800-1150°C進(jìn)行固相反應(yīng)（原則上， 采用一般化學(xué)合成方法都可以制備BaHgSeJ^合物；本發(fā)明優(yōu)選固相反應(yīng)法），得到BaHgSe 2 化合物，經(jīng)搗碎研磨得粉末狀BaHgSe2化合物。所述Hg源材料為Hg或HgSe ;所述Ba源材 料為Ba或BaSe。
[0014] 根據(jù)晶體的結(jié)晶學(xué)數(shù)據(jù)，將晶體毛坯定向，按所需角度、厚度和截面尺寸切割晶 體，將晶體通光面拋光，即可作為非線性光學(xué)器件使用，該BaHgSe#線性光學(xué)晶體具有非 線性光學(xué)效應(yīng)大、透光范圍寬、物理化學(xué)性能穩(wěn)定，硬度較大，機(jī)械性能好，不易碎裂，不易 潮解，易于加工和保存等優(yōu)點(diǎn)；所以本發(fā)明還進(jìn)一步提供BaHgSe 2非線性光學(xué)晶體的用途， 該BaHgSe2非線性光學(xué)晶體用于制備非線性光學(xué)器件，所制備的非線性光學(xué)器件包含將至 少一束入射電磁輻射通過至少一塊該BaHgSe 2#線性光學(xué)晶體后產(chǎn)生至少一束頻率不同于 入射電磁輻射的輸出輻射的裝置。
[0015] 本發(fā)明的BaHgSe2#線性光學(xué)晶體及其制備方法和用途具有如下效果：
[0016] 在該BaHgSe2#線性光學(xué)晶體的生長中晶體易長大且透明無包裹，具有生長速度 較快，成本低，容易獲得較大尺寸晶體等優(yōu)點(diǎn)；所制備的BaHgSe 2非線性光學(xué)晶體具有的非 線性光學(xué)效應(yīng)大、透光波段寬，硬度較大、機(jī)械性能好、不易碎裂和潮解、易于加工和保存等 優(yōu)點(diǎn)；該BaHgSe 2非線性光學(xué)晶體可用于制作非線性光學(xué)器件。
【附圖說明】
[0017] 圖1是采用本發(fā)明BaHgSe2非線性光學(xué)晶體制成的一種典型的非線性光學(xué)器件的 工作原理圖，其中1是激光器，2是入射激光束，3是經(jīng)晶體后處理及光學(xué)加工后的BaHgSe 2 非線性光學(xué)晶體，4是所產(chǎn)生的出射激光束，5是濾波片。
[0018] 圖2是BaHgSe2非線性光學(xué)晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 實(shí)施例1--制備BaHgSe2化合物
[0020] BaHgSe2化合物的制備可任選下述化學(xué)反應(yīng)式的任一種進(jìn)行制備，其中，Hg源 材料、Ba源材料和單質(zhì)Se按照摩爾比Ba:Hg:Se = 1 :1 :2的比例混合均勾后，加熱至 800-1150°C進(jìn)行固相反應(yīng)（原則上，采用一般化學(xué)合成方法都可以制備BaHgSeJt合物；本 發(fā)明優(yōu)選固相反應(yīng)法），便可得到BaHgSe2化合物，經(jīng)搗碎研磨得粉末狀BaHgSe 2化合物；所 述化學(xué)反應(yīng)式為：
[0021] (l)Ba+Hg+2Se = BaHgSe2；
[0022] (2)BaSe+Hg+Se = BaHgSe2；
[0023] (3) Ba+Se+HgSe = BaHgSe2；
[0024] (4)BaSe+HgSe = BaHgSe2。
[0025] 實(shí)施