硼酸锂铷非线性光学晶体及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种化合物硼酸锂铷非线性光学晶体，化学式为：Ｌｉ６Ｒｂ５Ｂ１１Ｏ２２，晶体属单斜晶系，９３９．９０，空间群为Ｃ２，晶胞参数为ａ＝１１．６２５２（５），ｂ＝７．１０１０（３），ｃ＝１３．７４４２（５），Ｚ＝２，Ｖ＝１０８５．７６（８）。该化合物采用助熔剂法生长晶体，该化合物非同成份熔融化合物；该方法具有制备速度快，操作简单，成本低，所制晶体具有至少厘米级的大尺寸，透光波段宽，机械性能好，不易碎裂，物化性质稳定，易加工等优点。通过该方法获得的硼酸锂铷非线性光学晶体作为制备非线性光学器件的用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化合物硼酸锂铷非线性光学晶体及其制备方法和用途。
技术介绍
全固态激光技术是目前我国在国际上从非线性光学材料源头直到激光系统集成 拥有整体技术优势的高
之一。以人工晶体为核心的全固态激光器具有体积小、重 量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、光束质量高等优点，市场需求巨大。全固态激光 器所用的主要三种非线性光学晶体——磷酸钛氧钾、偏硼酸钡、三硼酸锂，其中有两种(偏 硼酸钡、三硼酸锂)由我国科学家在20世纪80年代专利技术，并拥有三硼酸锂的自主知识产 权。我国攻克了磷酸钛氧钾晶体熔剂法生长技术难关，生长出国际最大尺寸的磷酸钛氧钾 晶体，使磷酸钛氧钾晶体得到普及应用，此外还生长出国际最大尺寸的硼酸铯锂晶体。20世 纪90年代以来，我国科技人员又专利技术了氟硼酸铍钾、三硼酸铯等一系列新型紫外和深紫外 非线性光学晶体，主导着这一领域的发展方向。近年来，我国在这一领域又取得重要突破。深紫外177. 3纳米全固态激光器在深 紫外谐波器件和全固态深紫外谐波光源中获得重大突破性进展，用氟硼酸铍钾晶体首次获 得钕离子激光六倍频，用于光电子能谱仪，获得了超高分辨率(0.26meV)的电子能谱，为国 际最高分辨率；全固态激光输出功率超过5千瓦，连续工作时间超过72小时，光束质量达到 工业激光器应用要求，已经具备在加工制造领域示范应用的基本条件，为我国激光加工制 造产业的发展奠定坚实的基础；掺钕钇铝石榴石、掺钕镓石榴石和掺钕钒酸钇晶体主要技 术指标达到国际先进水平，激光晶体出口数量占国际市场的三分之一，掺钕钒酸钇晶体占 据了一半左右的国际市场。专利技术内容本专利技术目的在于，为解决应用于全固态激光系统的非线性光学材料的需要，本发 明提供一种化合物硼酸锂铷非线性光学晶体，该化合物的化学式为Li6Rb5B11O22,分子量为 939. 90，空间群为 C2，晶胞参数为 a = 11. 6252(5) A，b = 7. 1010(3) A,c = 13. 7442 (5) A , Z = 2,V= 1085. 76(8) Α3。该化合物采用助熔剂法生长晶体，该方法具有制备速度快，操作 简单，成本低，所制晶体具有至少厘米级的大尺寸，透光波段宽，机械性能好，不易碎裂，物 化性质稳定，易加工等优点。通过该方法获得的硼酸锂铷非线性光学晶体作为制备非线性 光学器件的用途。本专利技术所述的化合物硼酸锂铷非线性光学晶体，该化合物的化学式为 Li6Rb5B11O22,分子量为939. 90，空间群为C2，晶胞参数为a = 11. 6252(5) A ,b = 7. 1010 (3) A，c = 13. 7442 (5) A，Z = 2，V = 1085. 76 (8) A3。所述的化合物硼酸锂铷非线性光学晶体的制备方法，采用化合物助熔剂法生长晶 体，具体操作步骤按下列进行a、将含锂化合物、含铷化合物和含硼化合物按摩尔比6 5 11称取后，放入研 钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ IOOmmX IOOmm的开口刚玉坩埚中，将其压紧，放入马弗炉中，缓慢升温至450°C，恒温5小时，尽量将气体赶出，待冷却后取出坩埚，取出样品重新 研磨均勻，再置于坩埚中，在马福炉内于510°C恒温48小时，将其取出，放入研钵中捣碎研 磨即得硼酸锂铷化合物单相多晶粉末，再对该多晶粉末进行X射线分析，所得X射线谱图与 成品Li6Rb5B11O22单晶研磨成粉末后的X射线谱图是一致的；b、将步骤a硼酸锂铷化合物单相多晶粉末中加入助熔剂Li20、Li2C03、LiN03、 Li2C2O4 'H2OaiOHaiC2H3O2,LiF 或 LiCl 和 H3BO3 或 B2O3 混勻，加热至 750_850°C，再降温至 625-635°C，得到硼酸锂铷与助熔剂的混合熔液，以0. 5-10°C /h的速率缓慢降温至室温结 晶，获得籽晶或在降温中使用钼丝悬挂法获得小晶体作为籽晶；C、然后在硼酸锂铷和助熔剂的混合熔液表面或混合熔液中生长晶体以籽晶生长 为例，将固定于籽晶杆上的籽晶从晶体生长炉顶部下籽晶，使籽晶与硼酸锂铷和助熔剂的 混合熔液表面接触或伸入至于混合熔液中，降温至饱和温度，以O-IOOrpm的转速旋转籽晶 和/或坩埚；d、待晶体生长到所需尺度后，使晶体脱离熔液液面，以l-100°c /h的速率降至室 温，然后缓慢从炉膛中取出晶体，即可得到硼酸锂铷非线性光学晶体。步骤a 所述含锂的化合物为 Li20、Li2C03、LiN03、Li2C2O4 · H2O, LiOH、LiC2H3O2, LiF 或 LiCl ；含铷的化合物为 Rb2O, Rb2C03、RbNO3> Rb2C2O4 · H2O, RbOH, RbC2H3O2, RbF 或 RbCl ；含 硼化合物为H3BO3或B2O3。步骤b所述硼酸锂铷与助熔剂的摩尔比为1 0.1-1 0.1-1。所述的硼酸锂铷非线性光学晶体作为制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转 换器或光参量振荡器的用途。所述倍频发生器、上频率转换器、下频率转换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。本专利技术所述的硼酸锂铷非线性光学晶体，该晶体在制备过程中，提供使用助熔剂 法制备硼酸锂铷非线性光学晶体的方法，是采用化合物硼酸锂铷为原料加入助熔剂进行晶 体生长，通过该方法获得的晶体具有至少厘米级的大尺寸；该晶体具有制备速度快，操作简 单，成本低，所制晶体尺寸大，透光波段宽，机械性能好，不易碎裂，物化性质稳定，易加工等 优点，适合紫外光波段激光变频的需要，可用其制作非线性光学器件。本专利技术原则上，采用一般化学合成方法都可以制备硼酸锂铷(Li6Rb5B11O22)多晶原 料，优选固相反应法，即将含Li、Rb和B摩尔比为6 5 11的化合物原料混合均勻后， 加热进行固相反应，可得到化学式为Li6Rb5B11O22的化合物。制备硼酸锂铷(Li6Rb5B11O22)化合物的化学反应式(1) Li20+B203+Rb20+02 — Li6Rb5B11O22(2)LiN03+B203+Rb2C03 — Li6Rb5Bn022+N02 个 +O2 个；(3) Li2C03+B203+Rb2C03 — Li6Rb5Bn022+C02 ；(4)Li0H+H3B03+Rb20 — Li6Rb5Bn022+H20 个；(5) Li2C2O4 · nH20+H3B03+Rb20+02 — Li6Rb5Bn022+C02 +H2O ；(6)Li20+H3B03+Rb20 — Li6Rb5Bn022+H20 个；(7) LiCH3COO · nH20+B203+Rb2C03+02 — Li6Rb5Bn022+C02 +H2O 个；(8)LiCl+B203+Rb20+02 — Li6Rb5Bn022+Cl2 +H2O 个。本专利技术中含Li、含Rb和含B化合物可采用市售的试剂及原料。本专利技术所述的大尺寸硼酸锂铷Li6Rb5B11O22非线性光学晶体作为制备非线性光 学器件，包括制作倍频发生器、上或下频率转换器和光参量振荡器。所述的用硼酸锂铷 (Li6Rb5B11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物硼酸锂铷非线性光学晶体，其特征在于该化合物的化学式为Ｌｉ↓［６］Ｒｂ↓［５］Ｂ↓［１１］Ｏ↓［２２］，分子量为９３９．９０，空间群为Ｃ２，晶胞参数为ａ＝１１．６２５２（５）＊，ｂ＝７．１０１０（３）＊，ｃ＝１３，７４４２（５）＊，Ｚ＝２，Ｖ＝１０８５．７６（８）＊↑［３］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘世烈，杨云，
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[中国|新疆]