非線性光學晶體及制法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[OOOU 本發(fā)明設(shè)及一種KYSiS4化合物、KYSiS4的非線性光學晶體（KYSiS4單晶）及該 KYSiS4單晶的制備方法和該KYSiS 4單晶用于制作的非線性光學器件的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 具有非線性光學效應(yīng)的晶體稱為非線性光學晶體。該里非線性光學效應(yīng)是指倍 頻、和頻、差頻、參量放大等效應(yīng)。只有不具有對稱中屯、的晶體才可能有非線性光學效應(yīng)。利 用晶體的非線性光學效應(yīng)，可W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 非線性光學器件。激光器產(chǎn)生的激光可通過非線性光學器件進行頻率轉(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W分為紫外光 區(qū)、可見和近紅外光區(qū)、W及中紅外光區(qū)非線性光學材料=大類。可見光區(qū)和紫外光區(qū)的非 線性光學晶體材料已經(jīng)能滿足實際應(yīng)用的要求；如在二倍頻巧32nm)晶體中實用的主要有 KTP 〇(TiOP〇4)、BB0 ( 0 -BaB2〇4)、LB0 (LiBgOs)晶體；在S倍頻（355nm)晶體中實用的有 BB0、 LBO、CBO(CsB3〇e)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,型的黃銅礦結(jié)構(gòu)半導體材料，如AgGaQ 2 (Q = S，Se，Te)，紅外非線性晶體的光損傷闊值 太低和晶體生長困難，直接影響了實際使用。中紅外波段非線性光學晶體在光電子領(lǐng)域有 著重要的應(yīng)用，例如它可W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W對中紅外光區(qū)的重要激光（如C〇2激光，10. 6 ym)進行 倍頻，該對于獲得波長連續(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 性光學晶體材料已成為當前非線性光學材料研究領(lǐng)域的難點和前沿方向之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明目的之一在于提供一種化學式為KYSiS4的化合物。
[0004] 本發(fā)明目的之二在于提供一種KYSiS4非線性光學晶體。
[0005] 本發(fā)明目的之S在于提供KYSiS4非線性光學晶體的制備方法。
[0006] 本發(fā)明目的之四在于提供KYSiS4非線性光學晶體的用途。
[0007] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[000引本發(fā)明提供一種化學式為KYSiS4的化合物。
[0009] 本發(fā)明提供的KYSiS4化合物的制備方法，其步驟如下：
[0010] 將含K物質(zhì)、含Y物質(zhì)、含Si物質(zhì)和單質(zhì)S按照摩爾比K: Y: Si : S = 1:1:1:4的比 例配料并混合均勻后，加熱至800-900°C進行固相反應(yīng)（原則上，采用一般化學合成方法都 可W制備KYSiS4化合物；本發(fā)明優(yōu)選固相反應(yīng)法），得到化學式為KYSiS4的化合物；所述含 K物質(zhì)為鐘單質(zhì)或硫化鐘；所述含Si物質(zhì)為娃單質(zhì)或二硫化娃；所述含Y物質(zhì)為錠單質(zhì)或 S硫化二錠。
[0011] 所述加熱進行固相反應(yīng)的步驟是；將上述配料研磨之后裝入石英管中，對石 英管抽真空至l(T 3pa并進行烙化封裝，放入馬弗爐中，W 10-50°C /小時的速率升溫至 800-900°C，恒溫72小時，待冷卻后取出樣品；對取出的樣品重新研磨混勻再置于石英管中 抽真空至l(T3pa并進行烙化封裝，再放入馬弗爐內(nèi)升溫至800-90(TC燒結(jié)72小時；將樣品 取出，并搗碎研磨得粉末狀KYSiS4化合物。
[0012] 所述KYSiS4化合物可按下述化學反應(yīng)式制備：
[0013] (l)K2S+Y2S3+2SiS2= 2KYSiS4;
[0014] (2)K2S+2Y+2Si 巧S = 2KYSiS4;
[0015] (3)K2S+Y2S3+2Si+4S = 2KYSiS4;
[0016] (4)K2S+2Y+3S+2SiS2= 2KYSiS4;
[0017] 巧）K巧+Si+4S = KYSiS*。
[001引本發(fā)明提供的KYSiS4非線性光學晶體不具備有對稱中屯、，屬單斜晶系，空間 群為 P2i，其晶胞參數(shù)為；a = 6.379口)A，b = 6.576口)A，C = 8.588(3)A，0 = 107. 825(8)。。
[0019] 本發(fā)明提供的KYSiS4非線性光學晶體的制備方法，其為高溫烙體自發(fā)結(jié)晶法生長 KYSiS4非線性光學晶體，其步驟為；將粉末狀KYSiS 4化合物加熱至烙化得高溫烙液并保持 24-96小時后，W 0. 5-10°C /小時的降溫速率降溫至室溫，得到無色透明的KYSiS4晶體。
[0020] 所述粉末狀KYSiS4化合物的制備如下：
[0021] 將含K物質(zhì)、含Y物質(zhì)、含Si物質(zhì)和單質(zhì)S按照摩爾比K:Y:Si:S= 1 的比 例配料并混合均勻后，加熱至800-900°C進行固相反應(yīng)（原則上，采用一般化學合成方法都 可W制備KYSiS4化合物；本發(fā)明優(yōu)選固相反應(yīng)法），得到化學式為KYSiS4的化合物；所述含 K物質(zhì)為鐘單質(zhì)或硫化鐘；所述含Si物質(zhì)為娃單質(zhì)或二硫化娃；所述含Y物質(zhì)為錠單質(zhì)或 S硫化二錠。
[0022] 所述KYSiS4化合物可按下述化學反應(yīng)式制備：
[0023] (l)K2S+Y2S3+2SiS2= 2KYSiS4;
[0024] (2)K2S+2Y+2Si 巧S = 2KYSiS4;
[002引 （3)K2S+Y2S3+2Si+4S = 2KYSiS4;
[0026] (4)K2S+2Y+3S+2SiS2= 2KYSiS4;
[0027] 巧）K巧+Si+4S = KYSiS*。
[002引采用上述方法可獲得尺寸為厘米級的KYSiS4非線性光學晶體。根據(jù)晶體的結(jié)晶學 數(shù)據(jù)，將晶體毛巧定向，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 為非線性光學器件使用，該KYSiS4非線性光學晶體具有物理化學性能穩(wěn)定，硬度較大，機械 性能好，不易碎裂，不易潮解，易于加工和保存等優(yōu)點；所W本發(fā)明還進一步提供KYSiS4非 線性光學晶體的用途，該KYSiS4非線性光學晶體用于制備非線性光學器件，該非線性光學 器件包含將至少一束入射電磁福射通過至少一塊該KYSiS4非線性光學晶體后產(chǎn)生至少一 束頻率不同于入射電磁福射的輸出福射的裝置。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點及有益效果：
[0030] 在該KYSiS4非線性光學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；所獲得的KYSiS4非線性光學晶體具有比較寬的 透光波段，硬度較大，機械性能好，不易碎裂和潮解，易于加工和保存等優(yōu)點；該KYSiS4非線 性光學晶體可用于制作非線性光學器件。
【附圖說明】
[003U 圖1為KYSiS4非線性光學晶體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[003引圖2為采用本發(fā)明KYSiS4非線性光學晶體制成的一種典型的非線性光學器件的 工作原理圖；其中1是激光器，2是入射激光束，3是經(jīng)晶體后處理及光學加工后的KYSiS4 非線性光學晶體，4是所產(chǎn)生的出射激光束，5是濾波片。
【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0034] 實施例1
[0035] 制備粉末狀KYSiS4化合物：
[0036] 采用K2S+Y2S3+2SiS2= 2KYSiS 4反應(yīng)式用固相反應(yīng)法制備KYSiS 4化合物；
[0037] 所述 KaS 為 1. 100 克，所述 Y2S3 為 2.740克，所述5152為 1.840克；即1(25:￥253:5152 =0.0 lmol:0.0 lmol:0. 02mol ；
[003引具體操作步驟是，在手套箱中按上述劑量分別稱取試劑，將它們放入研鉢中，混合 并仔細研磨，然后裝入012mmX20mm的石英管中，抽真空至l(T3pa后用氨氧焰將石英管烙 化封裝，放入馬弗爐中，緩慢升至800°C，其升溫速率為50°C /小時，恒溫72小時，待冷卻后 取出，此時樣品較疏松，取出樣品重新研磨混勻，再置于石英管中抽真空封裝，在馬弗爐內(nèi) 于800°C燒結(jié)72小時，該時樣品收縮成塊；此時，將其取出，放入研鉢中搗碎研磨得粉末狀 KYSiS4化合物產(chǎn)品。
[0039] 實施例2
[0040] 制備粉末狀KYSiS4化合物：
[004^ 采用K2S+2Y+2Si巧S = 2KYS1S4反應(yīng)式用固相反應(yīng)法制備KYSiS 4
[0042] 化合物；所述K2S為1. 100克，所述Y為1. 780克，所述Si為0. 560克，所述S為 2. 240 克，即 K2S:Y:Si:S = 0. 01mol:0. 02mol:0. 02mol:0. 07mol ;
[0043] 其具體操作步驟是，在手套箱中按上述劑量分別稱取試劑，將它們放入研鉢中，混 合并仔細研磨，然后裝入?12mmX20mm的石英管中，抽真空至l(T 3pa后用火焰將石英管烙 化封裝，放入馬弗爐中，緩慢升至90(TC，其升溫速率為10°C /小時，恒溫72小時，待冷卻后 取出，此時樣品較疏松，取出樣品重新研磨混勻，再置于石英管中抽真空封裝，在馬弗爐內(nèi) 于90(TC燒結(jié)72小時，該時樣品收縮成塊；此時，將其取出，放入研鉢中搗碎研磨得制備粉 末狀KYSiS4化合物產(chǎn)品。