本發(fā)明涉及極光材料的生產(chǎn)
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：激光自1960年被發(fā)現(xiàn)至今，已經(jīng)歷了五十多年的發(fā)展，它已廣泛應(yīng)用在光纖通訊、激光光譜、激光雷達、激光武器、激光掃描和測距等領(lǐng)域。但是，目前可以獲得的激光遠不能滿足民用和軍事領(lǐng)域?qū)す獾男枨?，因此，發(fā)展更多類型的激光很有必要。而二階非線性光學（nlo）材料由于倍頻效應(yīng)可以創(chuàng)造出更多所需要波長的相干光。例如，利用倍頻晶體將yag激光器輸出的激光做二次倍頻，獲得高功率的綠色光。nlo及nlo材料的發(fā)展也經(jīng)歷了五十多年的發(fā)展（1961年，首次發(fā)現(xiàn)石英的shg效應(yīng)），一大批nlo性能突出的晶態(tài)材料被發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。在nlo材料領(lǐng)域，中國晶體學家和化學家們做出了突出的貢獻，贏得了世界聲譽。按照透過的光學波段，nlo晶態(tài)材料可以劃分為四大類，即深紫外、紫外、可見近紅外，以及中、遠紅外nlo材料。在紫外和可見近紅外區(qū)域，nlo材料的發(fā)展相對成熟，一大批材料已商業(yè)化，包括譽為中國牌晶體的偏硼酸鋇（bbo）、硼酸鋰（lbo）、磷酸二氫鉀（kdp）、磷酸鈦氧鉀（ktp）等。相對地，深紫外和中、遠紅外區(qū)域nlo材料的發(fā)展還比較薄弱，缺乏可以與bbo、lbo、kdp、ktp媲美的得到規(guī)?；瘧?yīng)用的晶體。中、遠紅外nlo晶態(tài)材料在紅外分析、通訊、遙感、測量、武器等民用和國防領(lǐng)域上有迫切的應(yīng)用需求，但現(xiàn)有的材料遠不能滿足這些需要。已商業(yè)化的紅外nlo材料之一的抗激光損傷閾值太低是限制其應(yīng)用的主要緣由。因此，探索具有大的nlo系數(shù)和高的抗激光損傷閾值的紅外nlo材料是目前nlo材料研究的熱點、重點和難點之一。近三年來，硫?qū)偌t外nlo的研究迎來了一個蓬勃發(fā)展的時期。大量硫?qū)倩衔锉粓蟮烙蟹浅４蟮膎lo系數(shù)，但是它們的抗激光損傷閾值大多不理想，因為大的nlo系數(shù)和高的抗激光損傷閾值從結(jié)構(gòu)化學上來說是一對矛盾。不理想的抗激光損傷閾值限制了這些化合物的應(yīng)用，所以近期的研究重心逐漸聚焦于如何獲得同時具有大的nlo系數(shù)和高的抗激光損傷閾值的晶體上。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明目的之一在于提供一種具有大的nlo系數(shù)和高的抗激光損傷閾值的非線性光學晶體sni4s16。本發(fā)明非線性光學晶體sni4s16結(jié)晶于正交晶系的fdd2空間群，晶胞參數(shù)為：a=20.892(1)，b=21.834(1)，c=11.397(1)?，z=8，v=5198.7(5)?3。本發(fā)明在可見至紅外光區(qū)具有較強二階非線性光學效應(yīng)的硫碘化物無機晶體，表觀為黃色微晶體，晶體在相同粒度與條件下其倍頻效應(yīng)與aggas2相當，而抗激光損傷閾值是aggas2的16倍以上，而這正是商業(yè)化aggas2晶體的一個重要缺陷。紅外光譜表征本化合物在紅外區(qū)域具有良好的透過性，很適合用做紅外區(qū)域的非線性晶體。本發(fā)明的目的之二是提供以上非線性光學晶體sni4s16的合成方法。本發(fā)明合成方法包括以下步驟：1）將sni2、s和i2混合研磨后壓成片狀材料；2）將上述片狀材料密封于抽真空的石英管中；3）將密封有片狀材料的石英管置于馬弗爐中，先在5個小時內(nèi)從室溫加熱到433k，保溫5小時，接著用5小時加熱到573k，再保溫5小時，然后再用5小時加熱到923k，再保溫5小時，然后用5個小時加熱到1223k，保溫10天，最后以5天時間冷卻到573k后，再自然冷卻至室溫，然后取出石英管中產(chǎn)物；4）采用無水乙醇洗滌產(chǎn)物，經(jīng)干燥，得到非線性光學晶體sni4s16。本發(fā)明合成工藝簡單、合理，成本低廉，可一步直接合成純相的sni4s16粉末晶體。進一步地，本發(fā)明所述sni2、s和i2的摩爾比1∶16∶2，本發(fā)明sni2與s的用量比采用化學計量比，為1∶16；而碘過量，是因為在反應(yīng)溫度下它會升華，導(dǎo)致部分碘不能參與反應(yīng)，同時碘蒸氣還起到傳輸劑的作用，促進反應(yīng)完全。附圖說明圖1是sni4s16的晶體結(jié)構(gòu)圖。圖2是sni4s16晶體的x射線粉末衍射圖，上面的紅色圖譜為實驗數(shù)據(jù)，下面的黑色圖譜為模擬數(shù)據(jù)。圖3是在1910nm的激光下30-50μm尺寸的sni4s16和標準物質(zhì)aggas2的倍頻效應(yīng)大小圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖進行進一步的詳細說明。一、sni4s16晶體的制備：將反應(yīng)物sni2(99.99%)、s(99.999%)和i2(99.99%)按照摩爾比1∶16∶2投料，即分別稱取sni2：133.7mg，s：184.1mg，i2：182.2mg，將所有物質(zhì)在瑪瑙研缽中研磨為細粉末，用壓片機壓成片狀。將片狀藥品裝入一端封口的石英管中（外徑13mm，厚度1mm），接入真空系統(tǒng)抽真空到達1×10-4托，并用氫氧焰融化石英管封口。將封好樣品的石英管轉(zhuǎn)移到馬弗爐中程序控溫，用5個小時從室溫加熱到433k（160℃）保溫5小時，接著用5小時加熱到573k（300℃），保溫5小時，接著用5小時加熱到923k（650℃），再保溫5小時，接著再用5個小時加熱到1223k（950℃），保溫10天，最后用5天時間冷卻降溫到573k（300℃），程序結(jié)束，自然冷卻至室溫。在通風櫥中打開石英管取出反應(yīng)物，用無水乙醇反復(fù)洗滌并過濾3～5次，自然干燥，得到黃色塊狀晶體sni4s16。圖1是sni4s16的晶體結(jié)構(gòu)圖。圖2是sni4s16晶體的x射線粉末衍射圖，上面的實線表示的圖譜為實驗數(shù)據(jù)，下面的虛線表示的圖譜為模擬數(shù)據(jù)。由圖2可見兩者衍射峰的一一對應(yīng)，表明通過本發(fā)明工藝獲得的sni4s16晶體產(chǎn)物為純相。另外，從單晶x射線衍射測試數(shù)據(jù)證明：結(jié)晶于正交晶系的fdd2空間群，晶胞參數(shù)為：a=20.892(1)，b=21.834(1)，c=11.397(1)?，z=8，v=5198.7(5)?3。二、晶體的非線性光學測試：獲得的sni4s16粉末晶體樣品與標準樣品aggas2過篩以后裝入石英管制作的樣品臺，垂直放置在可以旋轉(zhuǎn)的樣品架上，用1910nm激光照射晶體樣品使其產(chǎn)生二次諧波效應(yīng)，每記錄一次采集的數(shù)據(jù)樣品旋轉(zhuǎn)30°，接收器為牛津ccd，可以過濾雜波。圖3顯示了在1910nm的激光下30-50μm尺寸的sni4s16和標準物質(zhì)aggas2的倍頻效應(yīng)大小圖，由圖3可見：sni4s16的倍頻效應(yīng)大小與aggas2的相當。三、晶體的應(yīng)用（晶體的抗激光損傷閾值測試）：將純凈的粉末晶體樣品與標準樣品aggas2過篩以后裝入石英管制作的樣品臺，垂直放置在可以旋轉(zhuǎn)的樣品架上，用1064nm，脈沖持續(xù)時間τp=10ns的高功率激光器照射晶體樣品，調(diào)節(jié)輻照激光的功率與照射斑點的大小，使得激光能量逐漸增強，直至在放大鏡下觀察到晶體樣品出現(xiàn)損壞。通過激光能量與斑點大小可以由公式i(threshold)=e/(πr2τp)計算出晶體的抗激光損傷閾值。表1.sni4s16和aggas2的粉末抗激光損傷閾值測試對比結(jié)果化合物損傷能量(mj)激光斑點直徑(mm)抗激光損傷閾值(mw/cm2)aggas22010.42.4sni4s161156.139.4由上表可見：sni4s16的抗激光損傷閾值約為aggas2的16.4倍。當前第1頁12