本发明专利技术涉及一种K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物、K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体及其制法和用途。本发明专利技术有如下有益效果：晶体易长大且透明无包裹体，具有生长速度较快、成本低、易于获得较大尺寸晶体等优点；所获得的晶体具有较短的紫外吸收截止边、较大的非线性光学效应、物理化学性能稳定、机械性能好、易于加工等优点；该晶体可用于制作非线性光学器件；本发明专利技术非线性光学晶体制作的非线性光学器件可用于若干军事和民用高科技领域中，例如激光致盲武器、光盘记录、激光投影电视、光计算和光纤通讯等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物、K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体、K3Ba3Li2Al4B6O20F晶体的制备方法和K3Ba3Li2Al4B6O20F晶体用于制作非线性光学器件的用途。技术背景晶体的非线性光学效应是指这样一种效应：当一束具有某种偏振方向的激光按一定方向通过一块非线性光学晶体时，该光束的频率将发生变化。具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。利用晶体的非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器和上、下频率转换器以及光参量振荡器等非线性光学器件。利用非线性光学晶体进行频率变换的全固态激光器是未来激光器的一个发展方向，而其关键在于获得优秀的非线性光学晶体。目前，应用于紫外波段的非线性光学晶体主要有β-BaB2O4(BBO)、LiB3O5(LBO)、CsLiB6O10(CLBO)和K2Be2BO3F2(KBBF)等，但它们都存在各自的不足之处。例如，LBO的双折射率都比较小，不能实现1064nm波长激光的四倍频输出；BBO的双折射率偏大，用于1064nm波长激光的四倍频输出时存在光折变效应，限制了其输出功率和光束质量；而CLBO极易潮解，难以实现商业化应用；KBBF则由于其严重的层状生长习性，导致其难以获得c向厚度大的晶体。因此，探索综合性能优异的新型紫外非线性光学晶体仍然是迫切而必要的。根据阴离子基团理论，含共轭π键的(BO3)3-基团具有相对较大的微观倍频系数，当>这些(BO3)3-基团排列方向一致时会产生大的宏观倍频系数；同时，其平面构型有利于产生较大的双折射以实现紫外波段的相位匹配；另外，(BO3)3-基团具有较宽的带隙，有利于紫外光的透过和抗激光损伤阈值的提高。因此，(BO3)3-基团被认为是设计合成紫外和深紫外非线性光学晶体的最佳基团之一。目前唯一能够直接倍频输出深紫外激光的晶体KBBF，其基本结构基元即是(BO3)3-基团。在KBBF晶体结构中，由(BO3)3-与(BeO3F)5-构筑的平面层之间通过K+–F-离子键连接，连接力较弱，这导致KBBF晶体呈现出严重的层状生长习性。因此，专利技术人设计合成一种新型紫外非线性光学材料：在该材料晶体结构中，(BO3)3-基团相互平行并且排列方向基本一致，使得其具有较大的倍频效应并可在紫外区实现相位匹配；另一方面，层与层之间依靠Ba–O键连接，层间连接更紧密，所得新材料将不具有层状生长习性。基于此，本专利技术人在大量探索的基础上，完成了本专利技术。晶体结构分析和粉末倍频测试等都表明这种设计是切实可行的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种化学式为K3Ba3Li2Al4B6O20F的化合物。本专利技术的另一个目的在于提供一种K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物的制备方法。本专利技术的再一个目的在于提供一种K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体。本专利技术的再一个目的在于提供K3Ba3Li2Al4B6O20F晶体的制备方法。本专利技术的又一个目的在于提供K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体的用途。本专利技术的技术方案如下。(1)一种K3Ba3Li2Al4B6O20F的化合物，所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物的化学式为K3Ba3Li2Al4B6O20F。(2)一种K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物的制备方法，采用固相反应法制备所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物，所述的固相反应法包括如下步骤：将含K化合物、含Ba化合物、含Li化合物、含Al化合物、含B化合物和含F化合物以化学计量比均匀混合后，以10-200℃/小时的速率升温到450-650℃，然后保温烧结12小时以上，降至室温后取出研磨均匀，再以10-200℃/小时的速率升温到600-800℃烧结24小时以上，中途取出研磨1次以上，即得纯相的K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物。进一步地，所述含K化合物为K2CO3、KNO3或KHCO3；所述含Ba化合物为BaCO3、Ba(OH)2或BaNO3；所述含Li化合物为Li2CO3或LiOH·H2O；所述含Al化合物为Al2O3；所述含B化合物为H3BO3；所述含F化合物为LiF、KBF4、KF或BaF2。以下是几个典型的可以得到K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物的反应：(a)1.5K2CO3+3BaCO3+0.5Li2CO3+2Al2O3+6H3BO3+LiF＝K3Ba3Li2Al4B6O20F+5CO2↑+9H2O↑(b)11KNO3+12Ba(OH)2+8LiOH·H2O+8Al2O3+24H3BO3+KBF＝4K3Ba3Li2Al4B6O20F+11NO2↑+60H2O↑+3.5O2↑(c)1.5KHCO3+3BaNO3+0.5Li2CO3+2Al2O3+6H3BO3+KF＝K3Ba3Li2Al4B6O20F+3CO2↑+10H2O↑+3NO2↑(d)3K2CO3+5BaCO3+2Li2CO3+4Al2O3+12H3BO3+BaF2＝2K3Ba3Li2Al4B6O20F+10CO2↑+18H2O↑。进一步地，所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体不含对称中心，属于六方晶系空间群，晶胞参数为Z＝2。进一步地，采用助熔剂法生长所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体，包括如下步骤：将摩尔比为7.5～15.5:1的助熔剂和K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物原料放入坩埚内，搅拌均匀，接着将盛有助熔剂和K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物原料混合而成的混合物的坩埚置于晶体生长炉中，缓慢升温到750℃以上，保温12小时以上，然后缓慢降温，在高温熔体表面或熔体中生长晶体。进一步地，采用顶部籽晶生长技术和助熔剂法生长所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体，包括如下步骤：将摩尔比为7.5～15.5:1的助熔剂和所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物原料放入坩埚内，搅拌均匀，接着将盛有助熔剂和K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物原料混合而成的混合物的坩埚置于晶体生长炉中，缓慢升温到750℃以上，保温12小时以上，然后缓慢降温自发结晶得到K3Ba3Li2Al4B6O20F晶体，之后挑选用于生长晶体的籽晶；然后测试所述熔体的饱和温度，接着将熔体缓慢降温至饱和温度5℃以上，接着将装有籽晶的籽晶杆缓慢下移至与熔体表面接触，并在该温度停留10分钟以上，之后开始缓慢降温，待晶体生长到所需尺度后，提升籽晶杆，使晶体脱离液面，待晶体生长到所需尺度后，提升籽晶杆，使晶体脱本文档来自技高网...
【技术保护点】
K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物，其特征在于：所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物的化学式为K3Ba3Li2Al4B6O20F。
【技术特征摘要】
1.K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物，其特征在于：所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物的化学式为
K3Ba3Li2Al4B6O20F。
2.根据权利要求1所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物的制备方法，其特征在于：采用固相反
应法制备所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物，所述的固相反应法包括如下步骤：
将含K化合物、含Ba化合物、含Li化合物、含Al化合物、含B化合物和含F化合物以化学计
量比均匀混合后，以10-200℃/小时的速率升温到450-650℃，然后保温烧结12小时以上，降
至室温后取出研磨均匀，再以10-200℃/小时的速率升温到600-800℃烧结24小时以上，中
途取出研磨1次以上，即得纯相的K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物。
3.根据权利要求2所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物的制备方法，其特征在于：所述含K化
合物为K2CO3、KNO3或KHCO3；所述含Ba化合物为BaCO3、Ba(OH)2或BaNO3；所述含Li化合物为
Li2CO3或LiOH·H2O；所述含Al化合物为Al2O3；所述含B化合物为H3BO3；所述含F化合物为
LiF、KBF4、KF或BaF2。
4.K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体，其特征在于：所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体
不含对称中心，属于六方晶系P-62c空间群，晶胞参数为Z＝2。
5.根据权利要求4所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体的制备方法：采用助熔剂法
生长所述的K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体，包括如下步骤：
将摩尔比为7.5～15.5:1的助熔剂和K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物原料放入坩埚内，搅拌均
匀，接着将盛有助熔剂和K3Ba3Li2Al4B6O20F化合物原料混合而成的混合物的坩埚置于晶体
生长炉中，缓慢升温到750℃...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗军华，赵三根，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35
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