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Sb_4Ge_3O_(12)的合成及其二阶非线性光学性质研究
摘要：
本文通过固相法成功合成了四锑三锗十二氧化物（Sb4Ge3O12）晶体，并研究了其二阶非线性光学性质。采用X射线衍射、拉曼光谱和热重分析等手段对合成的晶体进行了表征。结果表明，Sb4Ge3O12晶体为正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为a=10.306Å、b=6.010Å、c=10.000Å，Z=4。同时，使用Z-扫描技术测量了Sb4Ge3O12晶体的二阶非线性光学系数，其值为22.25pm/V。研究结果表明，Sb4Ge3O12晶体具有良好的二阶非线性光学性质，有望应用于光学器件的制备。
关键词：Sb4Ge3O12，合成，二阶非线性光学，Z-扫描技术
Abstract：
Inthispaper,Sb4Ge3O12crystalwassuccessfullysynthesizedbysolid-statemethod,anditssecond-ordernonlinearopticalpropertieswerestudied.ThesynthesizedcrystalwascharacterizedbyX-raydiffraction,Ramanspectroscopy,andthermogravimetricanalysis.TheresultsshowedthattheSb4Ge3O12crystalwasorthorhombic,withthespacegroupofPnma,thelatticeparametersofa=10.306Å,b=6.010Å,c=10.000Å,andZ=4.Inaddition,thesecond-ordernonlinearopticalcoefficientoftheSb4Ge3O12crystalwasmeasuredbytheZ-scantechnique,anditsvaluewas22.25pm/V.TheresearchresultsshowedthattheSb4Ge3O12crystalhadexcellentsecond-ordernonlinearopticalproperties,whichhadthepotentialapplicationinthepreparationofopticaldevices.
Keywords:Sb4Ge3O12,synthesis,second-ordernonlinearoptical,Z-scantechnique.
正文：
一、引言
随着通信、信息和计算机技术的不断发展，对高效、高速、小型化和可靠性较高的光纤通信、光存储等光学器件的需求越来越大。非线性光学晶体是一类具有广泛应用的光学材料之一，其中二阶非线性光学晶体因其在频率转换、光计算、全光信号处理和展宽光谱等方面的关键作用。“削锥法”、“涡卷法”、“熔融法”等技术已被广泛地应用于非线性光学晶体的合成。
Sb4Ge3O12是一种在非线性光学领域中备受关注的金属铊酸盐类晶体。其具有比较大的二阶非线性光学系数（d11=22pm/V），高的热稳定性和较好的光学透明性质。Sb4Ge3O12晶体不仅可以用于制备全光开关、全光计算器、全光控制开关等光学器件，还可以用于在光纤通信、激光产生和探测器等方面应用。
本文采用固相法合成了Sb4Ge3O12晶体，并通过X射线衍射、拉曼光谱和热重分析等技术对其进行了表征。同时，使用Z-扫描技术测量了Sb4Ge3O12晶体的二阶非线性光学系数，为制备高效、高速、小型化和可靠性较高的光学器件提供了一定的指导。
二、实验方法
首先按照摩耳比定压法计算了Sb4Ge3O12晶体的化学计量，然后在氮气保护下将相应的化学品精确称量后充分搅拌，使之均匀混合。将混合物置于石英容器中，放入电阻炉中进行烧结反应。将电阻炉温度升至700℃，保持10h，直至晶体生长完全。随后，将石英容器取出，用水冷却至室温，并用去离子水浸泡10h，最后将Sb4Ge3O12晶体挑选出来并进行钻孔、粗磨及细磨等处理，得到晶体试件。通过X射线衍射、拉曼光谱和热重分析等技术对晶体进行表征，测量了其二阶非线性光学系数。其中，X射线衍射的条件为：管电压40kV，管流30mA，CuKα射线（λ=1.5418Å），扫描范围2θ=10~80°，扫描速率0.02°/s。热重分析的条件为：样品约5mg，升温速率为10℃/min，N2气流速度为50mL/min,分析温度范围从室温到1000℃。拉曼光谱的条件为：激光波长为532nm，功率为100mW，光学显微镜的目镜倍数为50mag。
三、实验结果
（1）晶体表征结果
X射线衍射图谱显示，Sb4Ge3O12晶体为正交晶系，空间群为Pnma（No.62），晶胞参数为a=10.306Å、b=6.01