一种一水合丙二酸钾锂化合物及其非线性光学晶体的制备方法和用途技术

本发明专利技术属于光电子功能材料领域，具体涉及一种非线性光学晶体一水合丙二酸钾锂，所述晶体的分子式为KLi(C

【技术实现步骤摘要】
一种一水合丙二酸钾锂化合物及其非线性光学晶体的制备方法和用途
本专利技术属于光电子功能材料领域，涉及一种新型光电子功能材料及制备方法和用途，尤其涉及一种一水合丙二酸钾锂化合物及其非线性光学晶体的制备方法和用途。
技术介绍
紫外激光作为一种重要的光源，在激光微加工、半导体光刻、光信息存储、激光医疗等方面有着广泛的应用。目前应用于工业和科研领域的紫外激光器主要分为气体紫外激光器和固体紫外激光器两类。气体紫外激光器包括准分子激光器、氩离子激光器、氮分子激光器、氟分子激光器、氦镉激光器等；固体激光器包括各种近红外激光器(Nd:YVO4，Nd:YAG，Nd:YLF)的三倍频、四倍频激光器等。目前使用的准分子激光器存在以下缺陷：体积庞大，设备昂贵，维护费用高，光束质量差，需要配备昂贵的光学系统进行聚焦等，从而限制了其发展以及在激光加工等领域的应用，准分子激光器逐步被体积小，可靠耐用，光束质量好的全固态激光器所取代。起初，全固态激光器由于输出功率不够高的缺点，难以满足工业需求，但是经过十几年来，随着紫外非线性光学晶体和非线性变频技术的发展，逐步出现了一些大功率的全固态紫外激光器。据最新报道，355nm高重频全固态激光器的平均输出功率已达到17.7W，以355nm全固态激光为光源的激光加工设备已经产业化并已用于激光加工生产线。由于激光的波长越短，光束质量越好，相应的加工精度越高，可加工的尺度越小，同时，越短的波长，其能量越容易被材料直接吸收，可减小热效应，实现冷加工。因此，目前工业上对能够取代波长小于300nm准分子激光器(如266nm、248nm、193nm等)的全固态激光器有着强烈的需求。该波段的全固态激光器的大规模产业化是国际上各大激光公司重点发展的方向，而其中发展的关键环节，在于研发并生长新型短波紫外非线性光学晶体。
技术实现思路
为了改善上述技术问题，本专利技术提供一种一水合丙二酸钾锂化合物，其化学式为KLi(C3O4H2)·H2O。根据本专利技术的实施方案，所述一水合丙二酸钾锂化合物可以为非线性光学晶体形式。本专利技术还提供上述一水合丙二酸钾锂化合物的制备方法，包括将原料丙二酸、氢氧化钾和一水合氢氧化锂进行反应，得到一水合丙二酸钾锂化合物。根据本专利技术的实施方案，所述丙二酸、氢氧化钾和一水合氢氧化锂的摩尔比可以为(1-1.5):1:1，优选为(1-1.4):1:1；示例性为1:1:1、1.2:1:1、1.4:1:1，最优为1.5:1:1。根据本专利技术的实施方案，所述反应在溶剂中进行，所述溶剂可以选自有机溶剂或无机溶剂，优选为无机溶剂，例如水，示例性为去离子水。根据本专利技术的实施方案，原料的总质量(即丙二酸、氢氧化钾和一水合氢氧化锂的质量之和)与溶剂的体积比可以为(60～120)g:100mL，优选为(70～100)g:100mL；示例性为70g:100mL、80g:100mL、90g:100mL、100g:100mL。根据本专利技术的实施方案，所述反应的温度可以为25～70℃，优选为30～60℃，示例性为30℃、40℃、50℃、60℃。根据本专利技术的实施方案，所述反应的时间可以为7-30天，优选为10-20天，示例性为3天、4天、5天、6天、7天。根据本专利技术的实施方案，所述制备方法还包括：反应结束后，从反应液中收集一水合丙二酸钾锂化合物的过程。本专利技术还提供一种非线性光学晶体一水合丙二酸钾锂，其分子式为KLi(C3O4H2)·H2O，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体不具有对称中心，属于单斜晶系，空间群为Pna21，晶胞参数为α＝γ＝β＝90°。根据本专利技术的实施方案，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体具有如图1所示的X射线粉末衍射图谱。根据本专利技术的实施方案，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体具有如图2所示的晶胞结构。根据本专利技术的实施方案，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的晶胞内分子数Z＝4。根据本专利技术的实施方案，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的单胞体积为根据本专利技术的实施方案，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的粉末倍频效应为KH2PO4(KDP)的3倍。根据本专利技术的实施方案，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的紫外吸收边为233nm；即KLi(C3O4H2)·H2O晶体为短波紫外倍频光学晶体。根据本专利技术的实施方案，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体为无色透明晶体。根据本专利技术的实施方案，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的体积可以大于2.0mm3，例如大于3mm3优选地，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的体积可以大于10mm3，例如大于12mm3。根据本专利技术的实施方案，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体具有如图2所示的晶体结构。本专利技术还提供上述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的制备方法，包括将上述一水合丙二酸钾锂溶液重结晶得到KLi(C3O4H2)·H2O晶体。根据本专利技术的实施方案，将一水合丙二酸钾锂溶液在恒定温度下进行蒸发，得到KLi(C3O4H2)·H2O晶体。蒸发温度可以为25～70℃，优选为30～60℃，示例性为40℃、45℃。根据本专利技术的实施方案，所述蒸发的时间为7-30天，例如10-25天，示例性为20天、25天。根据本专利技术的实施方案，将上述反应液在恒定温度下进行蒸发，得到KLi(C3O4H2)·H2O晶体。根据本专利技术的实施方案，将上述反应所收集的一水合丙二酸钾锂化合物溶于溶剂后，在恒定温度下进行蒸发，得到KLi(C3O4H2)·H2O晶体。根据本专利技术的实施方案，将上述反应所收集的一水合丙二酸钾锂化合物进行纯化后，溶于溶剂，在恒定温度下进行蒸发，得到KLi(C3O4H2)·H2O晶体。本专利技术还提供上述一水合丙二酸钾锂化合物的用途，例如一水合丙二酸钾锂晶体的用途，其用于光学器件。根据本专利技术的实施方案，所述一水合丙二酸钾锂晶体用作深紫外非线性光学晶体。根据本专利技术的实施方案，所述一水合丙二酸钾锂晶体用于全固态激光器。根据本专利技术的实施方案，上述一水合丙二酸钾锂化合物，例如一水合丙二酸钾锂晶体可用于激光器激光输出的频率变换、紫外区的谐波发生器、光参量与放大器件或光波导器件。优选地，所述一水合丙二酸钾锂化合物，例如一水合丙二酸钾锂晶体，其可以用于对波长为1.064μm的激光光束产生4倍频、5倍频或6倍频的谐波光输出。优选地，所述一水合丙二酸钾锂化合物，例如一水合丙二酸钾锂晶体，其可以用于从红外到紫外区的光参量与放大器件。本专利技术还提供一种光学器件，所述光学器件含有上述一水合丙二酸钾锂化合物，例如含有所述一水合丙二酸钾锂晶体。根据本专利技术的实施方案，所述光学器件可以为激光器、谐波发生器、光参量与放大器件或光波导器件；优选为激光器；更优选地，所述激光器为全固态激光器。本专利技术还提供一种全固态激光器，其含有所述一水合丙二酸钾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一水合丙二酸钾锂化合物，其特征在于，其化学式为KLi(C

【技术特征摘要】
1.一种一水合丙二酸钾锂化合物，其特征在于，其化学式为KLi(C3O4H2)·H2O。


2.根据权利要求1所述的一水合丙二酸钾锂化合物，其特征在于，所述一水合丙二酸钾锂化合物可以为非线性光学晶体形式。


3.一种权利要求1或2所述一水合丙二酸钾锂化合物的制备方法，其特征在于，包括将原料丙二酸、氢氧化钾和一水合氢氧化锂进行反应，得到一水合丙二酸钾锂化合物溶液。
优选地，所述丙二酸、氢氧化钾和一水合氢氧化锂的摩尔比可以为(1-1.5):1:1，优选为(1-1.4):1:1；示例性为1:1:1、1.2:1:1、1.4:1:1，最优为1.5:1:1。
优选地，所述反应在溶剂中进行，所述溶剂可以选自有机溶剂或无机溶剂，优选为无机溶剂，例如水，示例性为去离子水。
优选地，所述原料的总质量与溶剂的体积比可以为(60～120)g:100mL，优选为(70～100)g:100mL；示例性为70g:100mL、80g:100mL、90g:100mL、100g:100mL。
优选地，所述反应的温度可以为25～70℃，优选为30～60℃，示例性为30℃、40℃、50℃、60℃。
优选地，所述反应的时间可以为7-30天，优选为10-20天，示例性为3天、4天、5天、6天、7天。
优选地，所述制备方法还包括：反应结束后，从反应液中收集一水合丙二酸钾锂化合物的过程。


4.一种非线性光学晶体一水合丙二酸钾锂，其特征在于：所述晶体的分子式为KLi(C3O4H2)·H2O，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体不具有对称中心，属于单斜晶系，空间群为Pna21，晶胞参数为α＝γ＝β＝90°。


5.根据权利要求4所述的非线性光学晶体一水合丙二酸钾锂，其特征在于，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体具有如图1所示的X射线粉末衍射图谱；
优选地，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体具有如图2所示的晶胞结构。
优选地，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的晶胞内分子数Z＝4。
优选地，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的单胞体积为
优选地，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的粉末倍频效应为KH2PO4(KDP)的3倍。
优选地，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体的紫外吸收边为233nm。
优选地，所述KLi(C3O4H2)·H2O晶体为无色透明晶体。
优选地，所述KLi(C3O...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗敏，林栋鸿，叶宁，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，闽都创新实验室，
类型：发明
国别省市：福建;35