磷钼酸盐化合物、磷钼酸盐非线性光学晶体及制法和用途制造技术

分子式为K4M5P4Mo4HO27磷钼酸盐，粉末倍频强度与KDP相当；M为K时，其为磷钼酸氢钾,晶体属四方晶系，空间群为I-4c2，晶胞参数α=β=γ=90°,Z=4，单胞体积为M为Rb时，其为磷钼酸氢铷钾，晶体亦属四方晶系，空间群为I-4c2，晶胞参数α=β=γ=90°,Z=4，单胞体积为二晶体均采用助熔剂自发成核法或助熔剂顶部籽晶法生长；二晶体均具非线性光学效应；为非同成分熔融化合物；可作为红外至紫外波段非线性光学晶体用于制备激光输出频率转换激光器；或用于制备对波长1064nm激光光束产生2、3、4或5倍频谐波发生器。

【技术实现步骤摘要】
磷钼酸盐化合物、磷钼酸盐非线性光学晶体及制法和用途
本专利技术涉及一种光电子功能材料及生长方法和用途，特别是涉及磷钼酸盐化合物、磷钼酸盐非线性光学晶体及制法和用途。
技术介绍
非线性光学频率转换晶体主要用于激光倍频、和频、差频、多次倍频、光参量振荡和光参量放大等方面，从而拓宽了激光辐射波长的范围，开辟新的激光光源，在许多领域，如激光技术、大气监测、国防等方面，都有着重要的应用价值。经过几十年探索和研究，非线性光学晶体材料取得了丰硕的成果，尤其是激光频率转换晶体的研究更为深入，许多性能优异的非线性光学晶体已经在光学、通讯、医疗、军事等方面获得广泛应用。正是由于非线性光学晶体材料有如此重要的应用前景，因而国内外关于非线性光学晶体材料的研究一直非常活跃。尽管如此，已有非线性光学晶体的综合性能仍然存在诸多不足，寻找和研究新型非线性光学晶体材料仍然是当前一个非常重要的工作。目前，已经成功商业化的非线性光学晶体有KTiOPO4(KTP)、β-BaB2O4(BBO)、LiB3O5(LBO)等，上述晶体适用于可见光及紫外光范围的频率转化。尤其是KTP晶体，由于具有大的非线性转化效率，而广泛应用于低功率绿光激光器中。但是，由于KTP晶体在高功率下，容易产生“灰迹”等损伤，使其应用受到了限制。因此，寻找新的具有优良性能的非线性光学晶体仍是一项有价值的工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磷钼酸盐化合物K4M5P4Mo4HO27，M为K或Rb；当M位K时，所述磷钼酸盐化合物为磷钼酸氢钾，其化学式为K9P4Mo4HO27；当M为Rb时，所述磷钼酸盐化合物为磷钼酸氢铷钾，其化学式为K4Rb5P4Mo4HO27。本专利技术另一个目的在于提供化学式为K9P4Mo4HO27的磷钼酸氢钾非线性光学晶体；和化学式为K4Rb5P4Mo4HO27的磷钼酸氢铷钾非线性光学晶体。本专利技术再一目的在于提供磷钼酸氢钾非线性光学晶体和磷钼酸氢铷钾非线性光学晶体的生长方法。本专利技术又一个目的在于提供磷钼酸氢钾非线性光学晶体和磷钼酸氢铷钾非线性光学晶体的用途。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供的磷钼酸盐化合物，其化学式为K4M5P4Mo4HO27，M为K或Rb；当M为K时，所述磷钼酸盐化合物为磷钼酸氢钾，其化学式为K9P4Mo4HO27；当M为Rb时，所述磷钼酸盐化合物为磷钼酸氢铷钾，其化学式为K4Rb5P4Mo4HO27。所述磷钼酸氢钾和磷钼酸氢铷钾均可采用固相合成烧结方法获得，其反应方程式分别为：3NH4H2PO4+4MoO+K2HPO4+3.5K2CO3=K9P4Mo4HO27+4.5H2O↑+3.5CO2+3NH33NH4H2PO4+4MoO+K2HPO4+K2CO3+2.5Rb2CO3=K4Rb5P4Mo4HO27+4.5H2O↑+3.5CO2+3NH3所述磷钼酸氢钾和磷钼酸氢铷钾的具体固相合成烧结方法见实施例1、2。本专利技术提供的磷钼酸氢钾非线性光学晶体，其化学式为K9P4Mo4HO27，晶体结构不具有对称中心，属于四方晶系，空间群为I-4c2，晶胞参数α=β=γ=90°，Z=4，单胞体积为晶体结构如图1。本专利技术提供的磷钼酸氢钾非线性光学晶体的生长方法，其为助熔剂生长方法，所述助熔剂为KNO3，其步骤如下：按照摩尔比为K9P4Mo4HO27:KNO3=1:2～10的比例，将固相合成得到的磷钼酸氢钾化合物和硝酸钾混合均匀；或者按照摩尔比为K2HPO4:MoO3:KNO3=0.2～1:0.5:2～10的比例，将分析纯的磷酸氢二钾、三氧化钼和硝酸钾混合均匀；将上述反应物装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中450°C熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中450°C恒温2小时，待物料充分熔融，在饱和温度之上2℃开始降温，降温速率为0.5-3℃/天，降温区间为20℃；待物料冷却后，用去离子水洗去助熔剂，得到毫米级的透明晶体；该透明晶体为K9P4Mo4HO27非线性光学晶体，其晶体结构不具有对称中心，属于四方晶系，空间群为I-4c2，晶胞参数α=β=γ=90°，Z=4，单胞体积为本专利技术提供的磷钼酸氢钾非线性光学晶体的另一种生长方法，其为助熔剂顶部籽晶生长方法，所述助熔剂为KNO3，其步骤如下：按照摩尔比为K9P4Mo4HO27:KNO3=1:2～10的比例，将固相合成得到的磷钼酸氢钾化合物和硝酸钾混合均匀；或者按照摩尔比为K2HPO4:MoO3:KNO3=2～6:4:2～10的比例，将分析纯的磷酸氢二钾、三氧化钼和硝酸钾混合均匀；将上述混合均匀的物料装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中450°C熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中450℃恒温2小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度之上2℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以10-20转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以0.5-3℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，将所得晶体提离液面，并以10-30℃/小时的速率降至室温得到毫米级的透明晶体，该透明晶体为K9P4MO4HO27非线性光学晶体，其晶体结构不具有对称中心，属于四方晶系，空间群为I-4c2，晶胞参数α=β=γ=90°，Z=4，单胞体积为本专利技术提供的磷钼酸氢铷钾非线性光学晶体，其化学式为K4Rb5P4Mo4HO27，其晶体结构不具有对称中心，属于四方晶系，空间群为I-4c2，晶胞参数α=β=γ=90°，Z=4，单胞体积为晶体结构如图2。本专利技术提供的磷钼酸氢铷钾非线性光学晶体的生长方法，其为助熔剂生长方法，所述助熔剂为KNO3，其步骤如下：按照摩尔比为K4Rb5P4Mo4HO27:KNO3=1:2～10的比例，将固相合成得到的磷钼酸氢铷钾化合物和硝酸钾混合均匀；或者按照摩尔比为RbF:NH4H2PO4:MoO3:KNO3=1～3:1:1～2:2～10的比例，将分析纯的氟化铷、磷酸二氢铵、三氧化钼和硝酸钾混合均匀；将上述混合均匀的物料装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中450℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中450℃恒温2小时，在饱和温度之上2℃开始降温，降温速率为0.5-3℃/天，降温区间为20℃；待物料冷却后，用去离子水洗去助熔剂，得到毫米级的透明晶体；该透明晶体为K4Rb5P4Mo4HO27非线性光学晶体，其晶体结构不具有对称中心，属于四方晶系，空间群为I-4c2，晶胞参数Z=4，单胞体积为本专利技术提供的磷钼酸氢铷钾非线性光学晶体的另一种生长方法，其为助熔剂顶部籽晶生长方法，所述助熔剂为KNO3，其步骤如下：按照摩尔比为K4Rb5P4Mo4HO27:KNO3=1:2～10的比例，将固相合成得到的磷钼酸氢钾化合物和硝酸钾混合均匀；或者按照摩尔比为RbF:NH4H2PO4:MoO3:KNO3=1～3:1:1～2:2～10的比例，将分析纯的氟化铷、磷酸二氢铵、三氧化钼和硝酸钾混合均匀；将上述混合均匀的物料装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中450°C熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中450℃恒温2小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度之上2℃，把装在籽晶杆上的籽晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷钼酸盐化合物，其化学式为K4M5P4Mo4HO27，M为K或Rb；当M为K时，所述磷钼酸盐化合物为磷钼酸氢钾，其化学式为K9P4Mo4HO27；当M为Rb时，所述磷钼酸盐化合物为磷钼酸氢铷钾，其化学式为K4Rb5P4Mo4HO27。

【技术特征摘要】
1.一种磷钼酸氢钾非线性光学晶体，其化学式为K9P4Mo4HO27，其晶体结构不具有对称中心，属于四方晶系，空间群为I-4c2，晶胞参数α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为2.一种权利要求1所述的磷钼酸氢钾非线性光学晶体的生长方法，其为助熔剂自发成核生长方法，所述助熔剂为KNO3，所述助熔剂生长方法的步骤如下：按照摩尔比为K9P4Mo4HO27:KNO3＝1:2～10的比例，将固相合成得到的磷钼酸氢钾化合物和硝酸钾混合均匀；或者按照摩尔比为K2HPO4:MoO3:KNO3＝2～6:4:2～10的比例，将分析纯的磷酸氢二钾、三氧化钼和硝酸钾混合均匀；将上述混合均匀的物料装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中450℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中450℃恒温2小时，后降温至饱和温度之上2℃开始降温，降温速率为0.5-3℃/天，降温区间为20℃；待物料冷却后，用去离子水洗去助熔剂，得到毫米级的透明晶体；该透明晶体为K9P4Mo4HO27非线性光学晶体，其晶体结构不具有对称中心，属于四方晶系，空间群为I-4c2，晶胞参数α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为3.一种磷钼酸氢铷钾非线性光学晶体，其化学式为K4Rb5P4Mo4HO27，其晶体结构不具有对称中心，属于四方晶系，空间群为I-4c2，晶胞参数α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为4.一种权利要求3所述的磷钼酸氢铷钾非线性光学晶体的生长...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗思扬，林哲帅，陈创天，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11