一种具有厘米级的大尺寸水合硼酸钾非线性光学晶体，其特征在于该晶体分子式为：Ｋ↓［３］Ｂ↓［３］Ｏ↓［６］·４Ｈ↓［２］Ｏ，属于正交晶系，空间群为Ｐｎａ２（１），分子量为３１７．７９，单胞参数为ａ＝７．８２７４（１６）＊，ｂ＝１３．７１４（３）＊，ｃ＝８．９５３１（１８）＊。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无机非线性光学晶体，属于无机化学领域，也属 于材料科学领域和光学领域。
技术介绍
非线性光学效应起源于激光与介质的相互作用。当激光在具有非 零二阶极化率的介质中传播时，会产生倍频、和频、差频、光参量放 大等非线性光学效应。利用晶体的二阶非线性光学效应，可以制成二 次谐波发生器、频率转换器、光学参量振荡器等非线性光学器件，在 许多领域，如激光技术、大气监测、国防等方面，都有着重要的应用 价值。经过几十年探索和研究，非线性光学晶体材料取得了丰硕的成 果，尤其是激光频率转换晶体的研究更为深入，许多性能优异的非线 性光学晶体己经在光学、通讯、医疗、军事等方面获得广泛应用。正 是由于非线性光学晶体材料有如此重要的应用前景，因而国内外关于 非线性光学晶体材料的研究一直非常活跃。尽管如此，非线性光学晶 体的综合性能仍然存在诸多不足，寻找和研究新型非线性光学晶体材 料仍然是当前一个非常重要的工作。无机非线性光学材料在二阶非线性光学材料的实用化研究中居 主导地位。依据透光波段和适用范围，无机非线性光学晶体材料可分 为紫外光区非线性光学材料、可见光区非线性光学材料和红外光区非 线性光学材料。长期以来，寻找具有优良性质的紫外非线性光学材料一直是国内 外科学家所关注的热点。研究最早的紫外波段的频率转换晶体是五硼酸钾(KB508 4H20)晶体，虽然它的透过波段达真空紫外，但因其倍 频系数甚小(仅为ADP晶体的1/10)，所以在应用上受到很大限制。自20世纪70年代末至80年代，科学家们相继发现了一系列具有优良性能 的紫外非线性光学晶体，如BBO (P-偏硼酸钡)、LBO (硼酸锂)、KBBF (氟硼酸铍钾)等。虽然这些材料的晶体生长技术己日趋成熟，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 非常重要的工作。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，从 紫外到红外光谱区，尚存有空白波段。使用非线性光学晶体，通过倍 频、混频、光参量振荡等非线性光学效应，可将有限的激光波长转换 成新波段的激光。利用这种技术可以填补各类激光器件发射激光波长 的空白光谱区，使激光器得到更广泛的应用。全固态激光系统可以由 固体激光器产生近红外激光再经非线性光学晶体进行频率转换来实 现，在激光
有巨大的应用前景和经济价值。在1966年，虽然K3B306 4H20化合物早有报道，但是这些报道都 尚未涉及到晶体线性、非线性性能的测试研究以及其在非线性光学方 面的应用。要测试一种晶体的基本物理性能(包括非线性光学性能) 需要该晶体的尺寸达数毫米甚至厘米级的单晶，至今尚未见到有关制 备大小足以供物性测试用的K3B306 4H20单晶的报道，更无法在市场 上购到该晶体，另外也没有关于K3B306 4H20单晶非线性光学性能测 试结果的报告或将K3B306 *4H20单晶用于制作非线性光学器件的报道。
技术实现思路
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无机紫外 非线性光学晶体材料及其制备方法和用途。本专利技术提供的技术方案是 一种无机紫外非线性光学晶体材料， 其分子式为K3B306 4H20，晶体空间群为Pna2 (1)。本专利技术的目的是为了弥补各类激光器发射激光波长的空白光谱区，从而提供一种具有厘米级大尺寸透明的水合硼酸钾(K3B306 *4H20) 非线性光学晶体；本专利技术的另一目的是提供一种使用水溶液法制备大尺寸水合硼 酸钾非线性光学晶f的方法；本专利技术的又一目的是提供大尺寸水合硼酸钾非线性光学晶体的 性能分析； 本专利技术的再一目的是提供大尺寸水合硼酸钾非线性光学器件的 用途。本专利技术所述的一种具有厘米级的大尺寸水合硼酸钾非线性光学 晶体，该晶体分子式为K3B306 ，4H20 ，属于正交晶系，空间群为 Pna2(1)，分子量为317.79，单胞参数为a二7.8274(16)A ， b=13. 714(3)A， c=8. 9531(18)A，透光波段190nm至2650nm。所述的大尺寸水合硼酸钾非线性光学晶体的制备方法，采用水溶 液法制备晶体，具体操作按下列步骤进行a、 将KOH、 &(:03或1(20溶解在盛有50-1000 mL去离子水的容器 中，加入H3B03或B203，然后将不完全溶解的物质在30-6(TC下，置于 超声波中处理60min，使其充分混合溶解；b、 将步骤a中的溶液自然冷却至室温混合后，加入KOH调节pH 值为10-12;c、 将步骤b中的溶液用膜封口并在膜上扎若干个小孔或者直接 将溶液体系敞口，在反应温度20-60。C下静置3—60天；d、 待步骤c溶液在容器的底部生长出许多的晶体颗粒，直至晶 体大小无明显变化，生长结束，将含有晶体的溶液过滤，得到水合硼 酸钾透明晶体；e、 选择质量较好的晶体作为籽晶，将其悬挂于配制的KOH或K2C03 或K20和H3B03或8203饱和溶液中，通过1-5'C/天的降温速率降温或 在20-6(TC下恒温即可得到具有厘米级的大尺寸水合硼酸钾晶体。步骤a中K0H和H3B03的摩尔比为1-2:1; KOH和B203的摩尔比 为2-4:1; K2C03或K20和H3B03的摩尔比为1:1-2; 涯或1(20和 BA的摩尔比为1-2:1。步骤c将溶液放在干净、无污染、空气无对流的环境中。步骤e降温至室温；恒温时间为20 — 30天。所述的水合硼酸钾非线性光学晶体作为制备倍频发生器、上或 下频率转换器或光参量振荡器的用途。所述的水合硼酸钾非线性光学晶体作为制备上或下频率转换 器、倍频发生器或光参量振荡器包含至少一束入射电磁辐射通过至 少一块非线性光学晶体后产生至少一束频率不同于入射电磁辐射 的输出辐射的装置。本专利技术所述的水合硼酸钾非线性光学晶体，该晶体的分子式为 K3B306 4H20，透光波段190nm-2650nm，非线性光学效应约为KDP的 0.5倍，空间群为Pna2(1),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。本专利技术所用的方法为水溶液法，即将起始原料按照一定比例混合 后，在一定温度范围内通过缓慢挥发水份得到晶体后，然后选择质量 较好的籽晶悬挂于新配的KOH或K2C03或K20和H3B03或8203的饱和溶 液中，通过程序降温或恒温的方法即可得到具有厘米级的透明的大尺 寸水合硼酸钾非线性光学晶体。制备K3B306 4H20化合物的化学反应式(1) KOH + H3B03 + H20~> K3B306 4H20 + H20(2) K2C03 + H3B03 + H20 — K3B306 4H20 + C02T + H20(3) KOH + B203 + H20 — K3B306 4H20 + H20(4) K2C03 + B203 + H20 ~> K3B306 4H20 + C。2个+ H20(5) K20 + H3B03 + H20— K3B306 4H20 + H20(6) K20 + B203 + H20— K3B3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有厘米级的大尺寸水合硼酸钾非线性光学晶体，其特征在于该晶体分子式为：Ｋ↓［３］Ｂ↓［３］Ｏ↓［６］·４Ｈ↓［２］Ｏ，属于正交晶系，空间群为Ｐｎａ２（１），分子量为３１７．７９，单胞参数为ａ＝７．８２７４（１６）＊，ｂ＝１３．７１４（３）＊，ｃ＝８．９５３１（１８）＊。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘世烈，王智蓉，韩健，王吉德，
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：65
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