水合硼酸鋰非線性光學晶體的制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非線性光學晶體的制備方法和用途，特別涉及該非線性光學晶體采用水熱法生長。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光技術(shù)中，直接利用激光晶體所能獲得的激光波段有限，從紫外到紅外光譜區(qū)，尚存有空白波段。非線性光學晶體材料的主要功能是變頻，主要用于激光倍頻、和頻、差頻、多次倍頻、參量振蕩和放大等方面。通過非線性光學晶體材料的變頻效應(yīng)，能把某種激光器的輸出波長在新的頻率處產(chǎn)生新的激光波長，從而可以填補各類激光器件發(fā)射激光波長的空白光譜區(qū)，使激光器得到更廣泛的應(yīng)用。
[0003]近幾十年來，在非線性光學材料中，由于硼酸鹽非線性光學材料具有豐富的結(jié)構(gòu)類型，而且許多硼酸鹽晶體均具有寬的透過波段、高的損傷閾值、穩(wěn)定的物理化學性能、適中的雙折射率等特點，人們逐漸把尋找新型非線性光學晶體的注意力集中到硼酸鹽類化合物上。目前應(yīng)用于各個波段的硼酸鹽非線性光學材料主要有:LBO (LiB3O5), CLBO(CsLiB6O10)、CB0 (CsB3O5), β -BBO ( β -BaB2O4)等，雖然這些材料的晶體生長技術(shù)已日趨成熟，但仍存在著各自的不足之處:要用高溫溶液法進行生長，生長速度慢，成本比較高。因此，近些年來，采用水熱法探索硼酸鹽非線性光學晶體的研究，已成為這一領(lǐng)域中頗受人關(guān)注的研究課題。與高溫溶液法比較，水熱法生長晶體相對操作簡單，耗時短，成本低。
[0004]法國的Μ.Touboul 在 Journal of Solid State Chemis try 雜志(Vo J 115，549-553 {199Θ))上報道了水合硼酸鋰Li (H2O) 4B (OH) 4.2H20化合物的結(jié)構(gòu)，并測試了該晶體的熱重與差熱。要測試一種晶體的基本物理性能(包括非線性光學性能)需要該晶體的尺寸至少達到數(shù)毫米甚至厘米級，至今尚未見到關(guān)于Li (H2O) 4B (OH) 4.2Η20晶體非線性光學性能等方面的研究報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了彌補各類激光器發(fā)射激光波長的空白光譜區(qū)，從而提供一種質(zhì)量好的水合硼酸鋰Li (H2O)4B(OH)4.2Η20非線性光學晶體。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供化合物水合硼酸鋰非線性光學晶體的制備方法。
[0007]本發(fā)明的再一目的是提供用水合硼酸鋰單晶制作的非線性光學器件的用途。
[0008]本發(fā)明所述的一種水合硼酸鋰非線性光學晶體，該晶體的分子式為Li (H2O) 4B (OH) 4.2Η20，屬于三斜晶系，空間群為/?分子量為193.87，單胞參數(shù)為a =
6.5601(4) Lb = 6.5601(4) Lc = 6.1748(3) A，r= 120°，所述的水合硼酸鋰非線性光學晶體的制備方法，采用水熱法生長晶體，具體操作步驟按下進行:
a、將硼酸、DL-蘋果酸和一水合氫氧化鋰置于23mL的內(nèi)襯為聚四氟乙烯的高壓水熱釜中，再加入去離子水2-5 mL，使其充分混合均勻；
b、將步驟a中混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，放置在烘箱內(nèi)，以5-50°C/h的速率升溫至110-160°C，恒溫2-3天，再以溫度1-30°C /h的降溫速率降至室溫，得到含有無色晶體的溶液；
C、將步驟b得到晶體的溶液過濾，用去離子水或無水乙醇洗滌，即可得到無色的透明單晶。
[0009]步驟a中硼酸、DL-蘋果酸和一水合氫氧化鋰的物質(zhì)的量的比為4-6:1-3:0.5-1.5o
[0010]所述的水合硼酸鋰非線性光學晶體作為制備倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉(zhuǎn)換器或光參量振蕩器的用途。
[0011]本發(fā)明所述的水合硼酸鋰非線性光學晶體，晶體易生長，透明度高，質(zhì)量好，生長周期短。
[0012]本發(fā)明所述的水合硼酸鋰非線性光學晶體采用水熱法即可得到質(zhì)量較高的水合硼酸鋰非線性光學晶體。
[0013]制備Li (H2O) 4B (OH) 4.2H20化合物的化學反應(yīng)式:
(1)L1H.H2O + H3BO3 + 5H20 — Li(H2O)4B(OH)4.2H20
(2)2Li0H.H2O + B2O3 + 13H20 — 2 [Li (H2O) 4B (OH) 4.2H20]
(3)Li2CO3 + 2H3B03 + 13H20 — 2 [Li (H2O) 4B (OH) 4.2H20] + CO2
(4)Li2CO3 + B2O3 + 16H20 — 2 [Li (H2O) 4B (OH) 4.2H20] + CO2
(5)LiNO3 + H3BO3 + 7H20 — Li (H2O) 4B (OH) 4.2H20 + HNO3
(6)2LiN03 + B2O3 + 17H20 — 2 [Li (H2O) 4B (OH) 4.2H20] + 2HN03
(7)CH3COOLi+ H3BO3 + 7H20 — Li(H2O)4B(OH)4.2H20 + CH3COOH
(8)2CH3C00Li + B2O3 + 17H20 — 2 [Li (H2O) 4B (OH) 4.2H20] + 2CH3C00H
本發(fā)明中原料采用市售的試劑，通過本發(fā)明所述的方法，具有操作簡單，生長速度快，生長周期短，成本低等優(yōu)點。
[0014]本發(fā)明制備的水合硼酸鋰非線性光學材料作為制備非線性光學器件，包括制作倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉(zhuǎn)換器和光參量振蕩器，所述的用水合硼酸鋰非線性光學晶體制作的非線性器件包含將透過至少一束入射基波光產(chǎn)生至少一束頻率不同于入射光的相干光。
[0015]所述水合硼酸鋰非線性光學材料對光學加工精度無特殊要求。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明晶體照片圖；
圖2為本發(fā)明X-射線衍射圖譜；
圖3為本發(fā)明制作的非線性光學器件的工作原理圖，其中包括I為激光器，2為全聚透鏡，3為水合硼酸鋰非線性光學晶體，4為分光棱鏡，5為濾波片，ω為折射光的頻率等于入射光頻率或是入射光頻率的2倍。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
a、將硼酸、DL-蘋果酸和一水合氫氧化鋰置于23 mL的內(nèi)襯為聚四氟乙烯的高壓水熱釜中，再加入去離子水2-5 mL，使其充分混合均勻； b、將步驟a中混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，放置在烘箱內(nèi)，以5-50°C /h的速率升溫至110-160°C，恒溫2-3天，再以溫度1-30°C /h的降溫速率降至室溫，得到含有無色晶體的溶液；
C、將步驟b得到晶體的溶液過濾，用去離子水或無水乙醇洗滌，即可得到無色的透明單晶。
[0018]步驟a中硼酸、DL-蘋果酸和一7K合氫氧化鋰的物質(zhì)的量的比為4-6:1-3:0.5-1.5。
[0019]
實施例1:
以化學反應(yīng)式L1H^H2O + H3BO3 + 5H20 — Li (H2O) 4B (OH) 4.2H20為例，具體操作步驟如下:
a、將硼酸、DL-蘋果酸和一水合氫氧化鋰置于23mL的內(nèi)襯為聚四氟乙烯的高壓水熱釜中，再加入去離子水3 mL，使其充分混合均勻；
b、將步驟a中混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，放置在烘箱內(nèi)，以20°C/h的速率的升溫速率升溫至150°C恒溫3天，再以溫度10°C /h的降溫速率降至室溫，得到含有無色晶體的溶液；
C、將步驟b得到晶體的溶液過濾，用去離子水或無水乙醇洗滌，即可得到無色透明單晶。
[0020]
實施例