[发明专利]一种非线性光学晶体氟氧铌酸钾及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种非线性光学晶体氟氧铌酸钾及其制备方法和应用，其非线性光学晶体化学式为Ksubgt;5/subgt;Nbsubgt;3/subgt;OFsubgt;18/subgt;，属于四方晶系，空间群为I4cm，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，z＝4，单胞体积为该非线性光学晶体氟氧铌酸钾用于激光器激光输出的频率变换。使用粉末倍频测试方法测量了Ksubgt;5/subgt;Nbsubgt;3/subgt;OFsubgt;18/subgt;的相位匹配能力，其粉末倍频效应为它的倍频系数是KHsubgt;2/subgt;POsubgt;4/subgt;(KDP)的2.2倍。它的紫外吸收边为238nm。另外，Ksubgt;5/subgt;Nbsubgt;3/subgt;OFsubgt;18/subgt;单晶无色透明，化学稳定性好。所以可以预见，Ksubgt;5/subgt;Nbsubgt;3/subgt;OFsubgt;18/subgt;将在紫外领域中获得应用，并将开拓紫外波段的非线性光学应用。

技术领域

本发明涉及非线性光学材料技术领域，具体涉及一种非线性光学晶体氟氧铌酸钾及其制备方法和应用。

背景技术

固态激光器最重要的元器件之一是非线性光学晶体，所谓非线性光学晶体是一种能够使激光的频率加倍的具有非对称结构的晶体，如：石英晶体可以使694.3nm的红色激光转化为347.1nm的绿色激光。

如今，非线性光学晶体广泛用于我们的生活中，如教学使用的红色或绿色激光笔；眼科手术使用的激光；在大理石上用激光雕刻文字和花纹；芯片制造，如光刻技术等。随着科技的发展，紫外乃至深紫外的固态激光器(即紫外和深紫外非线性光学晶体)因其波长短，精度高和能量集中的特点，使得人们对这种能够产生紫外激光的非线性光学晶体的需求日益增大。

KSrCO₃F(简称KSCF)的基本结构基元是(CO₃)^2-平面基团，此晶体的紫外截止边达到了深紫外区(λ＜200nm),在1064nm激光发生器测试下，其倍频响应达到了KDP晶体的3.4倍。是潜在的紫外非线性光学晶体。这一晶体以碱金属和碱土金属离子作为阳离子，加入氟离子调整层间结构，从而得到新的化合物，开拓深紫外非线性光学晶体的应用，KSC晶体的缺点是对晶体的生长条件较为苛刻，因为碳酸根基团在高温条件下容易分解，原料会随着反应时长的增加不断减少。

掺铌KT iOPO₄(简称Nb:KTP)是一种通过对KTP晶体掺铌通过改性获得的非线性光学晶体。KTP具有大的倍频响应，高的激光损伤阈值，较好的热稳定性能以及宽的吸收角的特点受到广泛的关注，但是因为其双折射较小，其相位匹配的截止波长只能达到994nm,无法通过倍频产生蓝光。从而限制了它的使用。通过掺杂Nb原子，使其紫外截止波长延伸至937nm从而产生蓝色激光。并使其容忍角度，容忍波长等参数更大，拓宽了KTP晶体的适用范围。而Nb:KTP晶体的缺点主要表现在对生产设备的要求过高(耐酸碱的铂，金反应容器)，生长周期长(3-6个月)。

因此，研究发明一种易于生长，低成本的紫外非线性光学晶体成为非线性光学晶体领域的热点。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种非线性光学晶体氟氧铌酸钾及其制备方法和应用，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种非线性光学晶体氟氧铌酸钾，其化学式为K₅Nb₃OF₁₈，属于四方晶系，空间群为I4cm，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，z＝4，单胞体积为

一种非线性光学晶体氟氧铌酸钾的制备方法，将含K、Nb、和F的化合物原料按一定比例与1mL去离子水混合后装入21mL聚四氟乙烯内衬中，再套入不锈钢外壳后拧紧，将其置于恒温干燥箱中，随后从干燥箱中取出，在室温下静置3天，得到3mm×0.5mm×0.5mm毫米级无色透明单晶，经过蒸馏水对其进行多次冲洗至表面无杂质后得到非线性光学晶体氟氧铌酸钾。