化合物锗酸锂铷和锗酸锂铷非线性光学晶体及制备方法和用途技术

技术编号:21679028 阅读:33 留言:0更新日期:2019-07-24 12:59
化合物锗酸锂铷及锗酸锂铷非线性光学晶体的制备方法和用途,化合物锗酸锂铷及锗酸锂铷非线性光学晶体化学式均为LiRbGe2O5,晶体属正交晶系,空间群Pca21,晶胞参数为

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

【技术实现步骤摘要】
化合物锗酸锂铷和锗酸锂铷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LiRbGe2O5的化合物锗酸锂铷及锗酸锂铷非线性光学晶体,晶体的制备方法和利用该晶体制作的非线性光学器件。
技术介绍
探索倍频效应大、透过波段宽、光损伤阈值大、物化性能稳定的新型非线性光学晶体,一直是激光变频领域的热点话题。目前主要非线性光学材料有:β-BaB2O4(BBO)晶体、LiB3O5(LBO)晶体、CsB3O5(CBO)晶体、CsLiB6O10(CLBO)晶体和KBe2BO3F2(KBBF)晶体。虽然这些材料的晶体生长技术已日趋成熟,但仍存在着明显的不足之处:如晶体易潮解、生长周期长、层状生长习性严重及价格昂贵等。因此,寻找新的非线性光学晶体材料仍然是一个非常重要而艰巨的工作。为弥补以上非线性光学晶体的不足,各国科学家仍旧在极力关注着各类新型非线性光学晶体的探索和研究,不仅注重晶体的光学性能和机械性能,而且越来越重视晶体的制备特性。锗酸盐晶体是重要的半导体材料、红外材料,其性能受到广泛的关注,在光学领域、军事探索及激光医疗等领域有较为广泛的应用。由于其带隙较大,激光损伤阈值较高,物化性能稳定,利于获得较强的非线性光学效应,是新型紫外非线性光学晶体的理想选择,而碱金属阳离子(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铷及锗酸锂铷非线性光学晶体,化学式均为LiRbGe2O5;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铷及高温熔液法或者提拉法生长锗酸锂铷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铷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铷,其化学式为LiRbGe2O5;制备过程包括:将含锂化合物、含铷化合物、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,制得化合物锗酸锂铷;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;所述含铷化合物包括氧化铷、氢氧化铷及铷盐中的至少一种;铷盐包括氯化铷、溴化铷、硝酸铷、草酸铷、碳酸铷、碳酸氢铷、硫酸铷中的至少一种;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锗酸锂铷化合物:1)Li2CO3+Rb2CO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+2CO2↑2)4LiNO3+2Rb2CO3+8GeO2→4LiRbGe2O5+4NO2↑+2CO2↑+O2↑3)2LiOH+Rb2CO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+CO2↑+H2O↑4)2Li2SO4+2Rb2CO3+8GeO2→4LiRbGe2O5+2CO2↑+2SO2+O2↑5)2LiCl+Rb2CO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+CO↑+Cl2↑6)2LiBr+Rb2CO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+CO↑+Br2↑7)Li2C2O4+Rb2CO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+3CO↑+O2↑8)Li2O+Rb2CO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+CO2↑9)2LiHCO3+Rb2CO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+3CO2↑+H2O↑10)2LiNO3+2RbNO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+4NO2↑+O2↑11)Li2CO3+2RbNO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+CO↑+2NO2↑+O2↑12)4LiOH+4RbNO3+8GeO2→4LiRbGe2O5+4NO2↑+2H2O↑+O2↑13)Li2SO4+2RbNO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+2NO2↑+SO2↑+O2↑14)2LiCl+2RbNO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+2NO2↑+Cl2↑15)2LiBr+2RbNO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+2NO2↑+Br2↑16)Li2C2O4+2RbNO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+2NO2↑+2CO2↑17)2Li2O+4RbNO3+8GeO2→4LiRbGe2O5+4NO2↑+O2↑18)2LiHCO3+2RbNO3+4GeO2→2LiRbGe2O5+2CO2↑+2NO2↑+H2↑+O2↑本专利技术提供的锗酸锂铷非线性光学晶体,其特征在于该晶体的化学式为LiRbGe2O5,分子量317.59,不具有对称中心,属正交晶系,空间群Pca21,晶胞参数为其粉末倍频效应约为1倍KDP(KH2PO4)。本专利技术提供的锗酸锂铷非线性光学晶体的制备方法,采用高温熔液法或者提拉法生长锗酸锂铷非线性光学晶体,具体操作按下列步骤进行:a、将化合物锗酸锂铷单相多晶粉末与助熔剂混合均匀,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℃,其中化合物锗酸锂铷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、含铷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、LiCl、RbF、Rb2CO3、Rb2O、RbCl、GeO2等及其他复合助熔剂,比如Rb2CO3-GeO2、Li2CO3-GeO2、Rb2O-GeO2、Li2O-GeO2、RbF-GeO2、RbCl-GeO2、LiCl-GeO2、LiF-GeO2、Li2O-TeO2、Li2CO3-TeO2、LiF-TeO2、Rb2O-TeO2、Rb2CO3-TeO2、RbF-TeO2、GeO2-TeO2、RbF-Li2CO3、Li2O-Rb2CO3、Rb2O-Li2CO3、LiF-Rb2CO3、GeO2-Rb2O-Li2O、GeO2-RbF-LiF、GeO2-RbCl-LiCl、GeO2-TeO2-Li2O或GeO2-TeO2-Rb2O等。所述化合物锗酸锂铷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、含铷化合物、含锗化合物混合采用固相反应法制得所述化合物锗酸锂铷,含锂化合物中元素锂、含铷化合物中元素铷、含锗化合物中元素锗的摩尔比为1:1:2,将含锂化合物、含铷化合物、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铷单相多晶粉末。b、制备锗酸锂铷籽晶:步骤a得到的混合熔液以温度0.5-10℃/h的速率缓慢降至室温,自发结晶获得锗酸锂铷籽晶;c、将盛有步骤a制得混合熔液的坩埚置入晶体生长炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.化合物锗酸锂铷,其特征在于,该化合物锗酸锂铷化学式为LiRbGe2O5。

【技术特征摘要】
1.化合物锗酸锂铷,其特征在于,该化合物锗酸锂铷化学式为LiRbGe2O5。2.根据权利要求1所述的化合物锗酸锂铷的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将含锂化合物、含铷化合物、含锗化合物混合采用固相反应法制得所述化合物锗酸锂铷,其中,含锂化合物中元素锂、含铷化合物中元素铷、含锗化合物中元素锗的摩尔比为1:1:2。3.权利要求2所述化合物锗酸锂铷的制备方法,其特征在于,所述化合物锗酸锂铷采用固相反应法制备,过程包括:将含锂化合物、含铷化合物、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,制得化合物锗酸锂铷;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;所述含铷化合物包括氧化铷、氢氧化铷及铷盐中的至少一种;铷盐包括氯化铷、溴化铷、硝酸铷、草酸铷、碳酸铷、碳酸氢铷、硫酸铷中的至少一种;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.锗酸锂铷非线性光学晶体,其特征在于,该晶体的化学式为LiRbGe2O5,分子量317.59,不具有对称中心,属正交晶系,空间群Pca21,晶胞参数为5.权利要求4所述的锗酸锂铷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铷非线性光学晶体。6.根据权利要求5所述方法,其特征在于,所述锗酸锂铷非线性光学晶体采用高温熔液法或者提拉法制备,过程包括:a、将权利要求1-3任一所得的化合物锗酸锂铷单相多晶粉末或权利要求1-3任一所得的化合...

【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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