化合物锗酸锂铯和锗酸锂铯非线性光学晶体及制备方法和用途技术

技术编号:21652486 阅读:52 留言:0更新日期:2019-07-20 04:19
化合物锗酸锂铯和锗酸锂铯非线性光学晶体的制备方法和用途,化合物锗酸锂铯及锗酸锂铯非线性光学晶体化学式均为LiCsGe2O5,晶体属正交晶系,空间群均为Pca21,晶胞参数为

Compounds lithium cesium germanate and lithium cesium germanate nonlinear optical crystals and their preparation methods and Applications

【技术实现步骤摘要】
化合物锗酸锂铯和锗酸锂铯非线性光学晶体及制备方法和用途
本专利技术涉及化学式为LiCsGe2O5的化合物和非线性光学晶体、晶体的制备方法以及利用该晶体制作的非线性光学器件。
技术介绍
非线性光学晶体是重要的光电信息功能材料之一,是光电子技术特别是激光技术的重要物质基础。非线性光学晶体材料可用于转换激光频率和扩展激光波长,用于调节激光的强度和相位,实现激光信号的全息存储。因此,非线性光学晶体是高新技术和现代军事技术中不可缺少的关键材料,各国都把信息技术放在发展的优先位置,并将其纳入高新技术发展规划,作为高度重视和支持的重要战略举措。对二阶非线性光学晶体的要求主要包括非中心对称结构,适当的双折射率,在紫外区域具有宽的透过范围,高的激光损伤阈值,优良的物化性能等。锗酸盐晶体由于其带隙较大,激光损伤阈值较高,具有优良的物理化学稳定性,同时还具有比较大的压电、热电常数,是一种具有实际应用价值的红外材料、半导体材料。本专利技术中,将碱金属阳离子(Li)引入到锗酸盐中,没有d-d的电子跃迁,是紫外区域透射的理想选择。因此,碱金属锗酸盐的合成将是设计大倍频效应紫外非线性光学材料的有效手段。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供化合物锗酸锂铯及锗酸锂铯非线性光学晶体,化学式均为LiCsGe2O5。本专利技术另一目的在于提供采用固相反应法合成化合物锗酸锂铯及高温熔液法或提拉法生长锗酸锂铯非线性光学晶体的制备方法。本专利技术再一个目的是提供锗酸锂铯非线性光学器件的用途,用于制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器。本专利技术的技术方案如下:本专利技术提供的化合物锗酸锂铯,其化学式为LiRbGe2O5;制备过程包括:将含锂化合物、含铯化合物、含锗化合物原料混合均匀,研磨后放入马弗炉中,预烧排除原料中的水分和气体,冷却至室温,取出研磨之后放入马弗炉中煅烧,制得化合物锗酸锂铯;所述含锂化合物包括有氢氧化锂、氧化锂、锂盐中的至少一种;锂盐包括氯化锂、溴化锂、硝酸锂、草酸锂、碳酸锂、碳酸氢锂、硫酸锂中的至少一种;所述含铯化合物包括氧化铯、氢氧化铯及铯盐中的至少一种;铯盐包括氯化铯、溴化铯、硝酸铯、草酸铯、碳酸铯、碳酸氢铯、硫酸铯中的至少一种;所述含锗化合物为氧化锗、氢氧化铷及锗盐;锗盐包括氯化锗、溴化锗、硝酸锗、草酸锗、碳酸锗、碳酸氢锗、硫酸锗中的至少一种;其采用固相反应法可按下列化学反应式制备化合物锗酸锂铯:1)Li2CO3+Cs2CO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+2CO2↑2)4LiNO3+2Cs2CO3+8GeO2→4LiCsGe2O5+4NO2↑+2CO2↑+O2↑3)2LiOH+Cs2CO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+CO2↑+H2O↑4)2Li2SO4+2Cs2CO3+8GeO2→4LiCsGe2O5+2CO2↑+2SO2+O2↑5)2LiCl+Cs2CO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+CO↑+Cl2↑6)2LiBr+Cs2CO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+CO↑+Br2↑7)Li2C2O4+Cs2CO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+3CO↑+O2↑8)Li2O+Cs2CO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+CO2↑9)2LiHCO3+Cs2CO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+3CO2↑+H2O↑10)2LiNO3+2CsNO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+4NO2↑+O2↑11)Li2CO3+2CsNO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+CO↑+2NO2↑+O2↑12)4LiOH+4CsNO3+8GeO2→4LiCsGe2O5+4NO2↑+2H2O↑+O2↑13)Li2SO4+2CsNO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+2NO2↑+SO2↑+O2↑14)2LiCl+2CsNO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+2NO2↑+Cl2↑15)2LiBr+2CsNO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+2NO2↑+Br2↑16)Li2C2O4+2CsNO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+2NO2↑+2CO2↑17)2Li2O+4CsNO3+8GeO2→4LiCsGe2O5+4NO2↑+O2↑18)2LiHCO3+2CsNO3+4GeO2→2LiCsGe2O5+2CO2↑+2NO2↑+H2↑+O2↑本专利技术提供的锗酸锂铯非线性光学晶体,其特征在于该晶体的化学式为LiCsGe2O5,分子量为365.03,不具有对称中心,属正交晶系,空间群均为Pca21,化合物LiCsGe2O5的晶胞参数为其粉末倍频效应约为1倍KDP(KH2PO4)。锗酸锂铯非线性光学晶体的制备方法,其特征在于采用高温熔液法或者提拉法生长锗酸锂铯非线性光学晶体,具体操作如下:a、将化合物锗酸锂铯单相多晶粉末与助熔剂均匀混合,以温度1-30℃/h的升温速率将其加热至温度650-1000℃,恒温5-80小时,得到混合熔液,再降温至温度500-800℃,其中化合物锗酸锂铯单相多晶粉末与助熔剂的摩尔比为1:0-20;或直接将含锂化合物、含铷化合物和含锗化合物的混合物或含锂化合物、含铷化合物和含锗化合物与助熔剂的混合物,以温度1-30℃/h的升温速率将其加热至温度650-1000℃,恒温5-80小时,得到混合熔液,再降温至温度500-800℃,其中含锂化合物、含铯化合物和含锗化合物与助熔剂的摩尔比为1:1:2:0-20;所述助熔剂主要有自助熔剂,比如Li2CO3、LiF、LiOH、Li2O、CsF、Cs2CO3、Cs2O、LiCl、CsCl、GeO2等及其他复合助熔剂,比如Cs2CO3-GeO2、Li2CO3-GeO2、Cs2O-GeO2、Li2O-GeO2、CsF-GeO2、LiF-GeO2、CsF-Li2CO3、CsCl-GeO2、LiCl-GeO2、Li2O-Cs2CO3、Cs2O-Li2CO3、LiCl-Cs2CO3、CsCl-Li2CO3、LiF-Cs2CO3、GeO2-LiCl-CsCl、GeO2-Li2O-Cs2O或GeO2-LiF-CsF等。锗酸锂铯非线性光学晶体的制备方法,其特征在于采用所述化合物锗酸锂铯单相多晶粉末采用固相合成法制备,包括以下步骤:将含锂化合物、含铯化合物、含锗化合物混合采用固相反应法制得所述化合物锗酸锂铯,含锂化合物中元素锂、含铯化合物中元素铯、含锗化合物中元素锗的摩尔比为1:1:2,将含锂化合物、含铯化合物、含锗化合物原料混合均匀,研磨后放入马弗炉中,预烧排除原料中的水分和气体,冷却至室温,取出研磨之后放入马弗炉中煅烧,升温至500-900℃,恒温72小时,冷却至室温,取出经研磨制得化合物锗酸锂铯单相多晶粉末;b、制备化合物锗酸锂铯籽晶:将步骤a得到的混合熔液以温度3-10℃/h的速率缓慢降至室温,自发结晶获得化合物锗酸锂铯籽晶;c、将盛有步骤a制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中,将步骤b得到的籽晶固定于籽晶杆上,从晶体生长炉顶部下籽晶,先预热籽晶5-60分钟,将籽晶下至接触混合熔液液面或混合熔液中进行回熔,恒温5-60分钟,以温度1-60℃/h的速率降至饱和温度;d、再以温度0.1-5℃/天的速率缓慢降温,以0-60rpm转速旋转籽晶杆进行晶体的生长,待单晶生长到所需尺度后,将晶体提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.化合物锗酸锂铯,其特征在于该化合物化学式为LiCsGe2O5。

【技术特征摘要】
1.化合物锗酸锂铯,其特征在于该化合物化学式为LiCsGe2O5。2.根据权利要求1所述的化合物锗酸锂铯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将含锂化合物、含铯化合物、含锗化合物混合采用固相反应法制得所述化合物锗酸锂铯,含锂化合物中元素锂、含铯化合物中元素铯、含锗化合物中元素锗的摩尔比为1:1:2。3.权利要求2所述化合物锗酸锂铯的制备方法,其特征在于,所述化合物锗酸锂铯采用固相反应法制备,过程包括:将含锂化合物、含铯化合物、含锗化合物原料混合均匀,研磨后放入马弗炉中,预烧排除原料中的水分和气体,冷却至室温,取出研磨之后放入马弗炉中煅烧,制得化合物锗酸锂铯,即化合物锗酸锂铯单相多晶粉末;所述含锂化合物包括有氢氧化锂、氧化锂、锂盐中的至少一种;锂盐包括氯化锂、溴化锂、硝酸锂、草酸锂、碳酸锂、碳酸氢锂、硫酸锂中的至少一种;所述含铯化合物包括氧化铯、氢氧化铯及铯盐中的至少一种;铯盐包括氯化铯、溴化铯、硝酸铯、草酸铯、碳酸铯、碳酸氢铯、硫酸铯中的至少一种;所述含锗化合物为氧化锗、氢氧化铷及锗盐;锗盐包括氯化锗、溴化锗、硝酸锗、草酸锗、碳酸锗、碳酸氢锗、硫酸锗中的至少一种。4.化合物锗酸锂铯及锗酸锂铯非线性光学晶体,其特征在于化学式为LiCsGe2O5,晶体属正交晶系,空间群均为Pca21,晶胞参数为5.权利要求4所述的锗酸锂铯非线性光学晶体的制备方法,其特征在于,采用高温熔液法或者提拉法生长锗酸锂铯非线性光学晶体。6.根据权利要求5所述方法,其特征在于,具体操作按下列步骤进行:a、将权利要求1-3任一所得的化合物锗酸锂铯单相多晶粉末或权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:俞洪伟徐晶晶吴红萍胡章贵
申请(专利权)人:天津理工大学
类型:发明
国别省市:天津,12

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