[发明专利]化合物磷酸锂铷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磷酸锂铷非线性光学晶体及其制备方法和用途，该化合物的化学式为LiRb₂PO₄。

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。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。

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。非线性光学晶体材料已深入到激光技术的各个领域，现已成为激光变频、电光调制和光折变晶体记忆和存储等技术必不可少的晶体材料。目前主要的非线性光学材料有：KDP(KH₂PO₄)、BBO(β-BaB₂O₄)、LBO(LiB₃O₅)等，但由于各种原因，尚未得到各波段均适用的各种非线性光学晶体。

根据当前无机非线性光学晶体材料发展情况,对新型无机非线性光学晶体不仅要求具有大的倍频系数,而且还要求它的综合性能参数好,同时易于生成优质大尺寸体块晶体,这就需要进行大量系统而深入的研究工作。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。

发明内容

本发明目的在于提供一种化合物磷酸锂铷非线性光学晶体，该晶体的分子式为LiRb₂PO₄，分子量272.85，非中心对称，空间群Cmc2₁，属正交晶系，晶胞参数为：分子量272.85。

本发明另一个目的在于提供采用固相反应合成化合物及提拉法、泡生法或坩埚下降法生长磷酸锂铷非线性光学晶体的制备方法。

本发明再一个目的是提供一种磷酸锂铷非线性光学器件用于制备光通信元件，倍频发生器，上、下频率转换器或参量振荡器的用途。

本发明所述的一种化合物磷酸锂铷非线性光学晶体，该晶体的分子式为该晶体的分子式为LiRb₂PO₄，分子量272.85，非中心对称，空间群Cmc2₁，属正交晶系，晶胞参数为：分子量272.85。

所述的化合物磷酸锂铷非线性光学晶体的制备方法，采用固相反应合成化合物，提拉法、泡生法或坩埚下降法生长磷酸锂铷非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：

a、将含铷为Rb₂O、Rb₂CO₃或RbF、含锂为Li₂O、Li₂CO₃、LiNO₃、LiOH或LiF和含磷化合物为NH₄H₂PO₄,(NH₄)₂HPO₄或P₂O₅按摩尔比Rb:Li:P＝2:1:1称取放入研钵中，混合并仔细研磨，装入刚玉坩埚，放入马弗炉中，缓慢升温至400℃，恒温12小时，尽量将气体排干净，待冷却后取出坩埚，将样品研磨均匀，再置于坩埚中，将马弗炉升温至550℃，恒温48小时后将样品取出，放入研钵中捣碎研磨即得磷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LiRb₂PO₄单晶研磨成粉末后的X射线谱图是一致的；

b、将步骤a得到的化合物磷酸锂铷在坩埚中加热到熔化，在温度700℃－750℃恒温4-15h，再降温至680℃-690℃，得到磷酸锂铷熔体；

c、制备磷酸锂铷籽晶：将步骤b得到的磷酸锂铷熔体以温度0.5-10℃/h的速率缓慢降至室温，自发结晶获得籽晶；

d、在化合物熔体表面或熔体中生长晶体：将放有步骤b制得的熔体的坩埚置于单晶炉中，将步骤c得到的籽晶固定在籽晶杆上，降至温度660℃-670℃，从单晶炉顶部放入籽晶，先预热30-60分钟，再使籽晶和液面接触，恒温30-60分钟；