[发明专利]化合物四水合硼酒石酸锶钾非线性光学晶体及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机无机杂化的化合物四水合硼酒石酸锶钾非线性光学晶体，采用水溶液法制备，以及利用该晶体制作的非线性光学器件。

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军事、科研以及经济生活的相关领域。然而目前的固体激光器只能输出孤立的或调谐范围较窄的若干波长，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，从而获得新的激光光源，人们正在利用这种途径来填补各类激光器件发射波长的空白光谱区。

在大量已经广泛应用的非线性光学晶体中，硼酸盐占有绝对的市场，而且对硼酸盐结构、性质和机理的研究也已进入到成熟阶段。另外，材料学家在不断的探索中发现，有机非线性光学晶体具有很多优于无机晶体的优点，如倍频效应大、晶体光学均匀性好、生长方法简单等。所以，有机无机杂化非线性光学晶体应运而生，成为新的研究热点。大量地有机小分子被引入到无机化合物中，如氨基酸、苹果酸、尿素、吡啶等，得到了许多倍频效应明显的新型非线性光学晶体。因此，继续开展有机无机杂化硼酸盐非线性光学晶体的合成、结构和性质的研究仍是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机无机杂化的四水合硼酒石酸锶钾化合物，其分子式为KSrC₄BO₁₂H₁₀，它属于三斜晶系，空间群为P1，KSrC₄BO₁₂H₁₀的晶体粉末的倍频效应分为KDP(KH₂PO₄)的1.5倍；

本发明的另一目的是提供一种使用水溶液法、操作简便的制备有机无机杂化四水合硼酒石酸锶钾非线性光学晶体的方法；

本发明的又一目的是提供有机无机杂化的四水合硼酒石酸锶钾非线性光学晶体的性能分析；

本发明的再一目的是提供有机无机杂化的四水合硼酒石酸锶钾非线性光学器件的用途。

本发明所述的化合物四水合硼酒石酸锶钾，分子式为：KSrC₄BO₁₂H₁₀，属于三斜晶系，空间群为P1，分子量为384.65，单胞参数为α＝84.521(8)°，β＝73.660(7)°，γ＝76.135(8)°，Z＝1。

所述的有机无机杂化化合物四水合硼酒石酸锶钾非线性光学晶体的制备方法，采用水溶液法制备晶体，具体操作按下列步骤进行：

a、将SrCl₂·6H₂O、L(+)-C₄H₆O₆和H₃BO₃溶解在100-1000mL去离子水的容器中，然后将溶液在温度30-50℃下，置于超声波中处理30min，使其充分混合溶解；

b、将步骤a中的溶液自然冷却至室温后，加入KOH调节pH值到7-12；

c、将步骤b中的溶液用膜封口并在膜上扎若干个小孔或者直接将溶液体系敞口，在反应温度20-40℃静置1-20天；

d、1-20天后，在容器的底部生长出许多的晶体颗粒，待晶体继续长大，直至晶体大小无明显变化，生长结束，将含有晶体的溶液抽滤，得到四水合硼酒石酸锶钾的透明晶体；

e、选择质量好的晶体作为籽晶，将其悬挂于SrCl₂·6H₂O，L(+)-C₄H₆O₆、H₃BO₃和KOH新配的饱和溶液中，通过程序降温1-5℃/天的速率得到具有较大尺寸四水合硼酒石酸锶钾非线性光学的晶体。

步骤a中SrCl₂·6H₂O，L(+)-C₄H₆O₆和H₃BO₃体系的摩尔比为1∶2-4∶2-10。

步骤b中KOH的加入量由pH值确定，既为反应物，又为体系的pH值调节剂。

步骤c将溶液放在干净、无污染、空气无对流的环境中。

步骤e中加入KOH调节pH值为7-12。