[发明专利]化合物硼磷酸铷铅和硼磷酸铷铅非线性光学晶体及制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种化合物硼磷酸铷铅化学式为RbPbBP2O8和硼磷酸铷铅非线性光学晶体及制备方法和用途。

背景技术

激光作为一种高强度、方向性好的相干单色光源广泛的应用于科研、工业、交通、国防和医疗卫生等相关领域。然而目前的各种激光器直接输出的激光波段有限，从紫外波段到红外波段尚存有激光空白波段。以目前可调谐范围最大的钛宝石(Ti:Al₂O₃)激光器为例，其最大可调谐范围仅在670nm-1100nm之间，远不能满足激光技术发展需要。同时由于激光发生机理的特殊性，不可能为每一个波长都寻找到一种实用的激光介质。所以利用非线性光学晶体进行变频以获得宽调谐的各种激光光源已成为激光技术发展的前沿课题。在现代激光技术中，频率转换晶体特别是倍频晶体能有效拓宽激光的波长范围而备受关注。利用晶体的倍频效应、混频效应、可调谐光参量振荡和放大作用，可产生强的可调谐相干光输出，从而拓宽激光辐射波长范围，成为开辟新的激光光源的重要手段。

硼酸盐和磷酸盐非线性光学晶体是当前应用最广的激光变频晶体，目前发现了许多非线性光学晶体，如：KTP、低温相BBO、LBO等。而这些材料中的硼氧基团和磷氧基团对晶体的非线性光学性质起着重要作用。如果将硼酸盐和磷酸盐两种基团结合起来，合成的硼磷酸盐化合物有可能产生新的性质，并在其中探索具有优良非线性光学效应的材料。与此同时，硼磷酸盐化合物作为非线性光学材料的报道相对较少。

探索高性能的新型非线性光学晶体材料是光电功能材料领域的重要课题，人们仍在不断探索以求发现性能更好的非线性光学晶体。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，希望新晶体材料容易制备，最好是同成分熔融化合物，能使用熔体法生长单晶，从而可以获得价格低廉的大尺寸高质量的非线性光学晶体。

发明内容

本发明的目的是提供一种化合物硼磷酸铷铅和硼磷酸铷铅非线性光学晶体及制备方法和用途，该化合物的化学式为RbPbBP₂O₈，采用固相反应法制备，硼磷酸铷铅非线性光学晶体的化学式为RbPbBP₂O₈，属四方晶系，空间群为I-42d，晶胞参数为：Z＝4，其粉末倍频效应为1.1倍KDP(KH₂PO₄)，紫外透光波段截止边小于240nm，该晶体生长过程具有操作简单，成本低，所用的试剂为无机原料，毒性低，生长周期短，物化性质稳定等优点。适合于制作非线性光学器件，在倍频转换、光参量振荡器等非线性光学器件中可以得到广泛应用。

本发明所述的一种化合物硼磷酸铷铅，该化合物的化学式为RbPbBP₂O₈，分子量为493.41，采用固相反应法制备。

一种硼磷酸铷铅非线性光学晶体，该晶体的化学式为RbPbBP₂O₈，分子量为493.41，属于四方晶系，空间群为I-42d，单胞参数为Z＝4，

所述的硼磷酸铷铅非线性光学晶体的制备方法，采用固相反应法及化合物熔体法生长晶体，具体操作按下列步骤进行：

a、采用固相反应法，将含铷、含铅、含硼和含磷的原料按摩尔比1∶1∶1∶2混合均匀后，加热进行固相反应，获得硼磷酸铷铅的化合物；

b、将硼磷酸铷铅化合物在坩埚中加热到熔化，在温度750-800℃恒温4-15h，再降温至690-710℃，得到硼磷酸铷铅化合物熔体；

c、将固定于籽晶杆上的籽晶从晶体生长炉顶部下籽晶，使籽晶与硼磷酸铷铅熔体表面接触或伸入至硼磷酸铷铅化合物熔体中，降温至690-705℃，恒温或以温度O.1-10℃/天的速率降温，以0-100rpm的转速旋转籽晶，再以0.1-15mm/h的速度向上提拉生长晶体；

d、待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔体表面，以温度1-100℃/h的速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可得到硼磷酸铷铅非线性光学晶体。