[发明专利]化合物锗酸锂铷和锗酸锂铷非线性光学晶体及制备方法和用途

说明书

化合物锗酸锂铷及锗酸锂铷非线性光学晶体的制备方法和用途，化合物锗酸锂铷及锗酸锂铷非线性光学晶体化学式均为LiRbGe₂O₅，晶体属正交晶系，空间群Pca2₁，晶胞参数为分子量317.59，其粉末倍频效应约为1倍KDP(KH₂PO₄)。化合物锗酸锂铷采用固相反应法合成，锗酸锂铷非线性光学晶体采用高温熔液法或者提拉法生长，该锗酸锂铷非线性光学晶体机械硬度大，易于切割、抛光加工和保存，在制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转换器或光参量振荡器等非线性光学器件中得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及化学式为LiRbGe₂O₅的化合物锗酸锂铷及锗酸锂铷非线性光学晶体，晶体的制备方法和利用该晶体制作的非线性光学器件。

背景技术

探索倍频效应大、透过波段宽、光损伤阈值大、物化性能稳定的新型非线性光学晶体，一直是激光变频领域的热点话题。目前主要非线性光学材料有：β-BaB₂O₄(BBO)晶体、LiB₃O₅(LBO)晶体、CsB₃O₅(CBO)晶体、CsLiB₆O₁₀(CLBO)晶体和KBe₂BO₃F₂(KBBF)晶体。虽然这些材料的晶体生长技术已日趋成熟，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而艰巨的工作。为弥补以上非线性光学晶体的不足，各国科学家仍旧在极力关注着各类新型非线性光学晶体的探索和研究，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。

锗酸盐晶体是重要的半导体材料、红外材料，其性能受到广泛的关注，在光学领域、军事探索及激光医疗等领域有较为广泛的应用。由于其带隙较大，激光损伤阈值较高，物化性能稳定，利于获得较强的非线性光学效应，是新型紫外非线性光学晶体的理想选择，而碱金属阳离子(Li)引入到锗酸盐中，没有d-d的电子跃迁，是紫外区域透射的理想选择。因此，碱金属锗酸盐的合成将是设计大倍频效应紫外非线性光学材料的有效手段。

发明内容

本发明目的在于提供化合物锗酸锂铷及锗酸锂铷非线性光学晶体，化学式均为LiRbGe₂O₅；

本发明另一目的在于提供采用固相反应法合成化合物锗酸锂铷及高温熔液法或者提拉法生长锗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锗酸锂铷非线性光学器件的用途，用于制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的化合物锗酸锂铷，其化学式为LiRbGe₂O₅；制备过程包括：将含锂化合物、含铷化合物、含锗化合物原料混合均匀，研磨后放入马弗炉中，预烧排除原料中的水分和气体，冷却至室温，取出研磨之后放入马弗炉中煅烧，制得化合物锗酸锂铷；

所述含锂化合物包括有氢氧化锂、氧化锂、锂盐中的至少一种；锂盐包括氯化锂、溴化锂、硝酸锂、草酸锂、碳酸锂、碳酸氢锂、硫酸锂中的至少一种；

所述含铷化合物包括氧化铷、氢氧化铷及铷盐中的至少一种；铷盐包括氯化铷、溴化铷、硝酸铷、草酸铷、碳酸铷、碳酸氢铷、硫酸铷中的至少一种；

所述含锗化合物为氧化锗、氢氧化铷及锗盐；锗盐包括氯化锗、溴化锗、硝酸锗、草酸锗、碳酸锗、碳酸氢锗、硫酸锗中的至少一种；

其采用固相反应法可按下列化学反应式制备锗酸锂铷化合物: