化合物钾硼碳氧溴氢和钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体及制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种化合物钾硼碳氧溴氢和钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体及制备方法和用途，该化合物的化学式为K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O，分子量为1191.61，采用水热法制备，所得产物为晶体，该晶体的分子式为K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O，分子量为1191.61，属于三方晶系，空间群为P 2c，采用水热法，通过程序降温或自然降温的方法即可得到钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体。该晶体非线性光学效应为KDP晶体的0.5倍，透光波段319nm至2600nm。该晶体生长过程具有操作简单，成本低，所用的试剂为无机原料，毒性低，生长周期短，物化性质稳定等优点。通过本发明专利技术所述方法获得的钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体在倍频转换、光参量振荡器等非线性光学器件中得到广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
化合物钾硼碳氧溴氢和钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体及制备方法和用途
本专利技术涉及一种钾硼碳氧溴氢和钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体及制备方法和用途，属于无机化学领域，也属于材料科学领域和光学领域。技术背景非线性光学及其晶体材料的发展与激光技术的发展密切相关。在激光技术中，直接利用激光晶体所能获得的激光波段有限，利用非线性光学晶体进行频率转换，可以将全固态激光器输出的激光转换成新波段激光，从而大大拓展激光器的应用范围，在激光
有巨大的应用前景和经济价值。正因如此非线性光学材料也是光电子产业的物质基础，是固体激光技术、光通信与信息处理等领域发展的重要支柱，到目前为止，非线性光学材料已由无机拓展到有机，有块体发展到薄膜、纤维和超晶格材料。经过几十年探索，国内外研究者已发现一系列性能优异的非线性光学材料，如KDP，KB5，β-BBO、LBO、CBO、LN和KTP等，已进行规模化生产并获得了广泛应用。但是这些材料在生长技术和应用上还有这一定的限制：如KDP和KB5激光损伤阈值不高，溶于水；β-BBO在生长过程中存在相变；CBO易潮解等等。而随着激光技术的发展，激光光源进一步向深紫外、紫外和红外波段拓展，这大大提高了对综合性能优异的非线性光学晶体的需求，因此，探索新型非线性光学晶体材料已成为国内外的研究热点。本专利技术所要解决的问题是提供一种透光波段较宽，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化合物钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体材料及其制备方法和用途。
技术实现思路
为解决全固态激光系统对具有非线性光学效应的晶体材料的需要，本专利技术目的在于，提供一种化合物钾硼碳氧溴氢，该化合物化学式为：K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O，分子量为1191.61，采用水热法制备，所得产物直接为晶体；本专利技术的另一目的是提供一种化合物钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体，该晶体化学式为K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O，分子量为1191.61，属于三方晶系，空间群为P2c，单胞参数为Z＝2；本专利技术的再一目的是提供一种化合物钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体的制备方法，采用水热法制备；本专利技术的又一目的是提供钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体的用途。本专利技术所述的一种化合物钾硼碳氧溴氢，该化合物的化学式为K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O，分子量为1191.61，采用水热法制备，所得产物为晶体。一种钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体，该晶体的分子式为K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O，分子量为1191.61，属于三方晶系，空间群为P2c，单胞参数为Z＝2。所述钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体的制备方法，采用水热法制备晶体，具体操作按下列步骤进行：a、将KBr加入到体积为25-100mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，加入H3BO3，再加入K2CO3或Cs2CO3，最后加入去离子水5-50mL，使其充分混合均匀，得到混合液，其中KBr、K2CO3和H3BO3摩尔比为1.5-2.25:1-1.75:1；KBr、Cs2CO3和H3BO3摩尔比为1.5-2.25:0.7-1.1:1；b、将步骤a中的混合液加入矿化剂NH4Br或PbO，搅拌均匀，得到混合液，其中矿化剂的加入量为步骤a中Cs2CO3或K2CO3的摩尔比0.4-2.5:1-35；c、将步骤b中混合液所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入相应的高压反应釜中，将反应釜活塞旋紧；d、将步骤c中的高压反应釜放置在恒温箱内，以20-60℃/h的升温速率升至150-200℃，恒温1-15天，再以4-50℃/h的降温速率或自然冷却至室温；e、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即得到透明的钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体。步骤c中将溶液放在干净无污染的高压反应釜。所述钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体在制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器中的用途。本专利技术所述的一种钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体，该晶体的分子式为K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O，属于三方晶系，空间群为P2c，分子量为1191.61，单胞参数为Z＝2，其粉末倍频效应达到KDP(KH2PO4)的0.5倍，具有较宽的透光范围，在紫外可见区域319-2600nm范围内仍有较高的透过。此晶体制备简单，生长周期短，所使用的起始原料毒性低对人体毒害小。本专利技术所述的钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体的制备方法为水热法，将起始原料按照比例混合后，在一定温度范围内通过密封的反应釜中高温高压反应，通过程序降温或恒温的方法即得到透明的钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体。以下是几个典型的可以得到K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O化合物的化学反应式：(1)2K2CO3+2H3BO3+4KBr+2NH4Br→K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O+NH4++H2O(2)35K2CO3+20.1H3BO3+30KBr+2.5PbO→K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O+Pb2++H2O(3)2Cs2CO3+2H3BO3+4KBr+2NH4Br→K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O+Cs++NH4++H2O(4)3K2CO3+2H3BO3+4.5KBr+0.4PbO→K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O+Pb2++H2O(5)2K2CO3+2.5H3BO3+4KBr+0.4PbO→K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O+Pb2++H2O(6)2K2CO3+2.2H3BO3+4.5KBr+2NH4Br→K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O+NH4++H2O(7)2.2K2CO3+2H3BO3+4.5KBr+2NH4Br→K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O+NH4++H2O本专利技术中原料为采用市售的试剂，通过本专利技术所述的方法获得的晶体透明，具有操作简单，生长速度快，生长周期短，成本低，等优点。本专利技术制备的钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体作为制备非线性光学器件，包括制作倍频发生器、上或下频率转换器和光参量振荡器，所述的用钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体制作的非线性器件包含将透过至少一束入射基波光产生至少一束频率不同于入射光的相干光。所述钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体对光学加工精度无特殊要求。附图说明图1为本专利技术的X-射线衍射图谱；图2为本专利技术制作的非线性光学器件的工作原理图，其中包括(1)为激光器，(2)为全聚透镜，(3)为钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体，(4)为分光棱镜，(5)为滤波片，ω为折射光的频率等于入射光频率或是入射光频率的3倍；图3为本专利技术在40倍显微镜下的消光之前的晶体图片，尺寸为0.5mm左右；图4为本专利技术在40倍显微镜下的消光后的晶体图片，尺寸为0.5mm左右。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1以化学反应式2K2CO3+2H3BO3+4KBr+2NH4Br→K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O+NH4++H2O制备化合物钾硼碳氧溴氢，具体操作步骤如下：a、按摩尔比为4:2:2先将KBr加入到体积为25mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，加入H3BO3和K2CO3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化合物钾硼碳氧溴氢，其特征在于该化合物的化学式为K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O，分子量为1191.61，采用水热法制备，所得产物为晶体。

【技术特征摘要】
1.一种化合物钾硼碳氧溴氢，其特征在于该化合物的化学式为K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O，分子量为1191.61，采用水热法制备，所得产物为晶体。2.一种钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体，其特征在于该晶体的分子式为K9[B4O5(OH)4]3(CO3)Br·7H2O，分子量为1191.61，属于三方晶系，空间群为P2c，单胞参数为a=11.243(3)Å，b=11.243(3)Å，c=17.132(7)Å，Z=2。3.根据权利要求2所述的钾硼碳氧溴氢非线性光学晶体的制备方法，其特征在于采用水热法制备晶体，具体操作按下列步骤进行：a、将KBr加入到体积为25-100mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，加入H3BO3，再加入K2CO3或Cs2CO3，最后加入去离子水5-50mL，使其充分混合均匀，得到混合液，其中KBr、K2CO3和H3BO3摩尔比为1.5-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘世烈，张雪艳，吴红萍，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：新疆,65