CN114074944B - 化合物铷硼磷氧和铷硼磷氧非线性光学晶体及制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种化合物铷硼磷氧和铷硼磷氧非线性光学晶体及制备方法和用途，该化合物的化学式为Rb3B8PO16，分子量为629.86，采用固相合成法或真空封装法制成；该晶体的化合物的化学式为Rb3B8PO16，分子量为629.86，属于单斜晶系，空间群为Cc，晶胞参数为a=11.3490(9)Å，b=6.5524(6)Å，c=20.3870(18)Å，α=90°,β=111.410(3)°,γ=90°，单胞体积为1411.4(2)Å3，晶体的倍频效应约为KH2PO4(KDP)的0.5‑1倍，紫外截止边大约175 nm，采用熔体法，高温熔液法，或真空封装法生长晶体，该晶体的化学稳定性好，可作为短波长紫外非线性光学晶体在全固态激光器中获得应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种化合物铷硼磷氧Rb3B8PO16和铷硼磷氧Rb3B8PO16非线性光学晶体及制备方法和用途。
背景技术
短波长非线性光学晶体能够利用其频率转换性质将近红外、可见等波段的激光转换成短波长激光，在医疗、通讯、科学研究等领域具有重要应用价值。众所周知，目前短波长非线性光学晶体是中国牌晶体KBe2BO3F2(KBBF)，BaB2O4(BBO)和LiB3O5(LBO)等，但这些晶体存在双折射率小、生长大尺寸晶体困难等不足，一定程度上限制了其应用。因此制备合成综合性能优异的新型短波长非线性光学晶体材料具有重要意义和实用价值。
在设计发展新型短波长非线性光学晶体时，人们希望获得二阶非线性系数大，透光范围宽，截止边短，双折射率适中的晶体。
发明内容
本发明目的在于，提供一种化合物铷硼磷氧，该化合物的化学式为Rb3B8PO16，分子量为629.86，属于单斜晶系，空间群为Cc，晶胞参数为 α＝90°,β＝111.410(3)°,γ＝90°，单胞体积为/>采用固相反应法或真空封装法制备。
本发明的另一个目的在于，提供一种铷硼磷氧Rb3B8PO16非线性光学晶体，该晶体的化学式为Rb3B8PO16，分子量为629.86，于单斜晶系，空间群为Cc，晶胞参数为 α＝90°,β＝111.410(3)°,γ＝90°。
本发明再一个目的在于，提供铷硼磷氧Rb3B8PO16非线性光学晶体的制备方法，采用熔体法，高温熔液法或真空封装法生长晶体。
本发明又一个目的在于，提供铷硼磷氧Rb3B8PO16非线性光学晶体的用途。
本发明所述的一种化合物铷硼磷氧，该化合物的化学式为Rb3B8PO16，分子量为629.86，属于单斜晶系，空间群为Cc，晶胞参数为α＝90°,β＝111.410(3)°,γ＝90°，单胞体积为/>采用固相法或真空封装法制成。
所述化合物铷硼磷氧的制备方法，采用固相合成法或真空封装法制备，具体操作按下列步骤进行：
所述固相合成法制备化合物铷硼磷氧：
按摩尔比Rb∶B∶P＝3∶8∶1将含Rb化合物、含B化合物、含P化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至750-850℃，恒温48-240小时，即得到化合物Rb3B8PO16，所述含Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbNO3或RbBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、RbBF4；含P化合物为NH4H2PO4和(NH4)2HPO4；
所述真空封装法制备化合物铷硼磷氧：
按摩尔比Rb∶B∶P＝3∶8∶1将含Rb化合物、含B化合物、含P化合物混合均匀，装入石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3Pa，高温密封置于马弗炉中，以5-10℃/h的速率升温至700-750℃，恒温60-120小时，即得到化合物Rb3B8PO16，所述Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbNO3或RbBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、RbBF4；含P化合物为NH4H2PO4和(NH4)2HPO4。
一种铷硼磷氧非线性光学晶体，该晶体的化学式为Rb3B8PO16，分子量为629.86，属于单斜晶系，空间群为Cc，晶胞参数为α＝90°,β＝111.410(3)°,γ＝ 90°，单胞体积为/>
所述铷硼磷氧非线性光学晶体的制备方法，采用熔体法，高温熔液法，或真空封装法生长晶体；
所述熔体法生长铷硼磷氧非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B∶P＝3∶8∶1将含Rb化合物、含B化合物、含P化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至750-800℃，恒温48-240小时，即得到化合物Rb3B8PO16，所述含Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbNO3或RbBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、RbBF4；含P化合物为NH4H2PO4和(NH4)2HPO4；
b、将步骤a制备的化合物Rb3B8PO16装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至750-800℃，恒温10-120小时，得到混合熔体；
c、将步骤b得到的混合熔体以0.1-4℃/h的速率缓慢降至650℃，再以5-15℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
d、采用提拉法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的混合熔体的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加2-10rpm的晶转，以1-15mm/天的速度提拉籽晶，同时以0.1-10℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到Rb3B8PO16非线性光学晶体；
或用泡生法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的熔体的上方下籽晶，以0.1-10℃/h的速率降温，使晶体生长50-80小时，缓慢提升晶体但不脱离液面继续生长，如此重复，待晶体生长停止后，即得到Rb3B8PO16非线性光学晶体；
或用坩埚下降法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c制备的籽晶放在坩埚底部，再将步骤a制备的化合物Rb3B8PO16放入坩埚中，然后将铂金坩埚密封，将生长炉温度升至680-720℃，恒温48-240小时，调整坩埚位置使籽晶微熔，然后以1-10mm/天的速度降低坩埚，同时，保持生长温度不变，或以2℃/h的降温速率降至650℃，待生长结束后，再以5-15℃/h的速率快速降至室温，即得到Rb3B8PO16非线性光学晶体；
所述高温熔液法生长铷硼磷氧非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B∶P＝3∶8∶1将含Rb化合物、含B化合物、含P化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至770-850℃，恒温48-240小时，即得到化合物Rb3B8PO16多晶粉末，所述含Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbNO3或RbBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、RbBF4；含P化合物为NH4H2PO4和(NH4)2HPO4；
b、将步骤a得到的化合物Rb3B8PO16与助熔剂按摩尔比1∶0.1-3混合均匀，再装入铂金坩埚中，升温至700-750℃，恒温10-120小时，得到混合熔液；所述助熔剂为H3BO3、B2O3或NH4H2PO4；
c、制备籽晶：将步骤b得到的混合熔液置于单晶炉中，以0.1-3℃/h的速率缓慢降至550℃，再以5-10℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
d、生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的混合熔液的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加3-15rpm的晶转，以0.1-3℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到Rb3B8PO16非线性光学晶体；
所述真空封装法生长铷硼磷氧非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B∶P＝3∶8∶1将含Rb化合物、含B化合物和含P化合物混合均匀，装入石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3Pa，高温密封置于马弗炉中以5-10℃/h的速率升温至700-750℃，恒温60-120小时，即得到化合物Rb3B8PO16，所述Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbNO3或RbBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、RbBF4；含P化合物为NH4H2PO4和(NH4)2HPO4；
b、将步骤a得到的化合物Rb3B8PO16与助熔剂按摩尔比1∶0.1-3混合均匀，装入石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3Pa，高温密封后置于马弗炉中，升温至650-680℃，恒温60-120小时，然后以1-3℃/h的速率降温至450℃，再以5-10℃/h的速率快速降温至室温，即得到Rb3B8PO16非线性光学晶体，所述助熔剂为H3BO3，B2O3或NH4H2PO4。
所述铷硼磷氧非线性光学晶体在制备Nd:YAG激光器所输出的1064nm的基频光进行2倍频、3倍频、4倍频的谐波光输出中的用途。
所述铷硼磷氧非线性光学晶体在制备产生低于266nm的紫外倍频光输出中的用途。
所述铷硼磷氧非线性光学晶体在制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器中的用途。
本发明所述一种铷硼磷氧非线性光学晶体的制备方法，在制备过程中所用的容器为铂金坩埚，铱坩埚，陶瓷坩埚，石英管，锥形瓶，烧杯。当容器为石英管时，密封之前需要抽真空，避免反应过程中原料挥发使石英管炸裂。当容器为锥形瓶或烧杯，须先用酸将容器清洗干净，再用去离子水润洗，晾干。
本发明所述的一种铷硼磷氧非线性光学晶体的制备方法，在制备过程中所用的电阻炉为马弗炉或干燥箱。
采用本发明所述的铷硼磷氧非线性光学晶体的制备方法，通过该方法获得尺寸为厘米级的Rb3B8PO16非线性光学晶体，使用大尺寸坩埚或容器，并延长晶体的生长周期，则可获得相应大尺寸的非线性光学晶体Rb3B8PO16，在该Rb3B8PO16非线性光学晶体的生长中晶体易长大透明无包裹，具有生长速度快，成本低，容易获得大尺寸晶体等优点。
采用本发明所述的铷硼磷氧非线性光学晶体的制备方法，获得的大尺寸Rb3B8PO16非线性光学晶体，根据晶体的结晶学数据，将晶体毛胚定向，按所需角度、厚度和截面尺寸切割晶体，将晶体的通光面抛光，即可作为非线性光学器件使用，该Rb3B8PO16非线性光学晶体具有透光波段达175nm，物化性能稳定，不易潮解，易于加工和保存等优点。
附图说明
图1为本发明化合物Rb3B8PO16的粉末XRD谱图；
图2为本发明Rb3B8PO16晶体的结构图；
图3为本发明Rb3B8PO16晶体制作的非线性光学器件的工作原理图，其中1为激光器，2为发出光束，3为Rb3B8PO16晶体，4为出射光束，5为滤波片。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。需要说明的是，下述实施例不能作为对本发明保护范围的限制，任何在本发明基础上做出的改进都不违背本发明精神。本发明所用原料或设备，如无特殊说明，均是商业上可以购买得到的。
实施例1
制备化合物：
按反应式：6Rb2CO3+32H3BO3+4NH4H2PO4→4Rb3B8PO16+4NH3+44H2O+5O2+6CO2，采用固相反应法合成化合物Rb3B8PO16：
按摩尔比6:32:4将Rb2CO3，H3BO3和NH4H2PO4混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至770℃，恒温48小时，即得到化合物Rb3B8PO16。
实施例2
制备化合物：
按反应式：3Rb2CO3+8B2O3+2NH4H2PO4→2Rb3B8PO16+2NH3+3H2O+4O2+3CO2，采用固相反应法合成化合物Rb3B8PO16：
按摩尔比3:8:2将Rb2CO3，B2O3和NH4H2PO4混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至750℃，恒温60小时，即得到化合物Rb3B8PO16。
实施例3
制备化合物：
按反应式：3RbF+4B2O3+NH4H2PO4→Rb3B8PO16+NH3+3HF，采用固相反应法合成化合物Rb3B8PO16：
按摩尔比3:4:1将RbF，B2O3和NH4H2PO43混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至700℃，恒温120小时，即得到化合物Rb3B8PO16。
实施例4
制备化合物：
按反应式：3RbNO3+8H3BO3+NH4H2PO4→Rb3B8PO16+3NO2+15H2O+NH3，采用固相反应法合成化合物Rb3B8PO16：
按摩尔比3:8:1将RbNO3，H3BO3和NH4H2PO4混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至710℃，恒温120小时，即得到化合物Rb3B8PO16。
实施例5
制备化合物：
按反应式：3RbBF4+5H3BO3+NH4H2PO4→Rb3B8PO16+2H2O+12HF+NH3，采用固相反应法合成化合物Rb3B8PO16：
将RbBF4，H3BO3，NH4H2PO4按摩尔比3:5:1混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至715℃，恒温240小时，即得到化合物Rb3B8PO16。
实施例6
制备化合物：
按反应式：12Rb2CO3+32B2O3+8(NH4)2HPO4→8Rb3B8PO16+16NH3+14H2O+5O2+12CO2，采用固相反应法合成化合物Rb3B8PO16：
按摩尔比12:32:8将Rb2CO3，B2O3和(NH4)2HPO4混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至705℃，恒温48小时，即得到化合物Rb3B8PO16。
实施例7
制备化合物：
按反应式：6Rb2CO3+32H3BO3+4NH4H2PO4→4Rb3B8PO16+4NH3+44H2O+5O2+6CO2，采用真空封装法合成化合物Rb3B8PO16：
按摩尔比6:32:4将Rb2CO3，H3BO3和NH4H2PO4混合均匀，装入Φ40mm的石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3Pa，高温密封后置于马弗炉中，以温度5℃/h的速率升温至710℃，恒温72小时，即得到化合物Rb3B8PO16。
实施例8
制备化合物：
按反应式：3RbBF4+5H3BO3+NH4H2PO4→Rb3B8PO16+2H2O+12HF+NH3，采用真空封装法合成化合物Rb3B8PO16：
按摩尔比3:5:1将RbBF4，5H3BO3和NH4H2PO4混合均匀，装入Φ40mm的石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3Pa，高温密封后置于马弗炉中，以温度5℃/h的速率升温至700℃，恒温80小时，即得到化合物Rb3B8PO16。
实施例9
制备化合物：
按反应式：3RbNO3+8H3BO3+(NH4)2HPO4→Rb3B8PO16+3NO2+15H2O+2NH3，采用真空封装法合成化合物Rb3B8PO16：
按摩尔比3:8:1将RbNO3，8H3BO3和(NH4)2HPO4混合均匀，装入Φ40mm的石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3Pa，高温密封后置于马弗炉中，以8℃/h的速率升温至740℃，恒温100小时，即得到化合物Rb3B8PO16。
实施例10
制备化合物：
按反应式：3RbBF4+5H3BO3+(NH4)2HPO4→Rb3B8PO16+3H2O+12HF+2NH3，采用真空封装法合成化合物Rb3B8PO16：
按摩尔比3:5:1将RbBF4，H3BO3和(NH4)2HPO4混合均匀，装入Φ40mm的石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3Pa，高温密封后置于马弗炉中，以7℃/h的速率升温至730℃，恒温70小时，即得到化合物Rb3B8PO16。
实施例11
熔体法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
按照实施例1制备的化合物Rb3B8PO16粉末装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至760℃，恒温80小时，得到混合熔体；
将得到的混合熔体以0.1℃/h的速率温度缓慢降至650℃，再以10℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
采用提拉法生长晶体：将得到的籽晶固定于籽晶杆上，从装有制得的混合熔体的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加4rpm的晶转，以1mm/天的速度提拉籽晶，以0.1℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到尺寸为15mm×10mm×6mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例12
熔体法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
将实施例2制备的化合物Rb3B8PO16装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至780℃，恒温10小时，得到混合熔体；
将得到的混合熔体以1℃/h的速率缓慢降至650℃，再以5℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
采用提拉法在化合物熔体中生长晶体：将得到的籽晶固定于籽晶杆上，从制得的混合熔体的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加2rpm的晶转，以4mm/天的速度提拉籽晶，同时以1℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到尺寸为11mm×6mm×2mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体；
实施例13
熔体法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
将实施例3制备的化合物Rb3B8PO16装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至750℃，恒温120小时，得到混合熔体；
将得到的混合熔体以4℃/h的速率缓慢降至650℃，再以15℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
采用提拉法在化合物熔体中生长晶体：将得到的籽晶固定于籽晶杆上，从制得的混合熔体的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加10rpm的晶转，以15mm/天的速度提拉籽晶，同时以10℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到尺寸为12mm×9mm×4mmRb3B8PO16非线性光学晶体；
实施例14
熔体法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
按照实施例4制备的化合物Rb3B8PO16粉末装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至800℃，恒温120小时，得到混合熔体；
将得到的混合熔体以1℃/h的速率温度缓慢降至650℃，再以15℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
采用泡生法生长晶体：将得到的籽晶固定于籽晶杆上，从装有制得的混合熔体的上方下籽晶，以0.1℃/h的速率降温，使晶体生长20小时，缓慢提升晶体但不脱离液面，继续生长，如此重复3次，即得到尺寸为6mm×10mm×8mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例15
熔体法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
将实施例5制备的化合物Rb3B8PO16装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至770℃，恒温100小时，得到混合熔体；
将得到的混合熔体以0.1℃/h的速率缓慢降至650℃，再以5℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
用泡生法在化合物熔体中生长晶体：将得到的籽晶固定于籽晶杆上，从制得的熔体的上方下籽晶，以1℃/h的速率降温，使晶体生长10小时，缓慢提升晶体但不脱离液面继续生长，如此重复3次，待晶体生长停止后，即得到尺寸为7mm×9mm×6mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例16
熔体法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
将实施例6制备的化合物Rb3B8PO16装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至750℃，恒温80小时，得到混合熔体；
将得到的混合熔体以4℃/h的速率缓慢降至650℃，再以15℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
用泡生法在化合物熔体中生长晶体：将得到的籽晶固定于籽晶杆上，从制得的熔体的上方下籽晶，以10℃/h的速率降温，使晶体生长30小时，缓慢提升晶体但不脱离液面继续生长，如此重复3次，待晶体生长停止后，即得到尺寸为8mm×3mm×2mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体；
实施例17
熔体法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
按照实施例7制备的合物Rb3B8PO16末装入铂金坩埚，升温至760℃，恒温60小时，得到混合熔体；
将得到的混合熔体以温度1.5℃/h的速率温度缓慢降至650℃，再以8℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
采用坩埚下降法在化合物熔体中生长晶体：将得到的籽晶放在坩埚底部，再将实施例7制备的化合物Rb3B8PO16多晶粉末放入坩埚中，然后将铂金坩埚密封，将生长炉温度升至730℃，恒温120小时，调整坩埚位置使籽晶微熔，然后以5mm/天的速度降低坩埚，以2℃/h的降温速率降至650℃，待生长结束后，再以温度15℃/h的速率快速降至室温，即得到尺寸为13mm×8mm×6mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例18
熔体法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
将实施例4制备的化合物Rb3B8PO16装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至775℃，恒温120小时，得到混合熔体；
将得到的混合熔体以0.1℃/h的速率缓慢降至650℃，再以15℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
用坩埚下降法在化合物熔体中生长晶体：将制备的籽晶放在坩埚底部，再将制备的化合物Rb3B8PO16放入坩埚中，然后将铂金坩埚密封，将生长炉温度升至770℃，恒温48小时，调整坩埚位置使籽晶微熔，然后以1mm/天的速度降低坩埚，同时，保持生长温度不变，待生长结束后，再以5℃/h的速率快速降至室温，即得到尺寸为8mm×7mm×8mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体；
实施例19
熔体法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
将实施例9制备的化合物Rb3B8PO16装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至790℃，恒温10小时，得到混合熔体；
将得到的混合熔体以4℃/h的速率缓慢降至650℃，再以5℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
用坩埚下降法在化合物熔体中生长晶体：将制备的籽晶放在坩埚底部，再将制备的化合物Rb3B8PO16放入坩埚中，然后将铂金坩埚密封，将生长炉温度升至770℃，恒温240小时，调整坩埚位置使籽晶微熔，然后以10mm/天的速度降低坩埚，同时，保持生长温度不变，待生长结束后，再以15℃/h的速率快速降至室温，即得到尺寸为12mm×7mm×3mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体；
实施例20
高温熔液法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
按摩尔比1∶0.1将实施例6制备的合物Rb3B8PO16多晶粉末与助熔剂B2O3混合均匀，装入铂金坩埚中，升温至720℃，恒温60小时，得到混合熔液；
制备籽晶：将得到的混合熔液置于单晶炉中，以0.1℃/h的速率缓慢降至650℃，再以5℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
生长晶体：将得到的籽晶固定于籽晶杆上，从装有制得的混合熔液的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加3rpm的晶转，以0.1℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到尺寸为12mm×6mm×2mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例21
高温熔液法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
按摩尔比1∶1将实施例4得到的化合物Rb3B8PO16与助熔剂H3BO3混合均匀，再装入铂金坩埚中，升温至700℃，恒温10小时，得到混合熔液；
制备籽晶：将得到的混合熔液置于单晶炉中，以1℃/h的速率缓慢降至550℃，再以8℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
生长晶体：将得到的籽晶固定于籽晶杆上，从制得的混合熔液的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加8rpm的晶转，以1℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到尺寸为9mm×3mm×2mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例22
高温熔液法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
按摩尔比1∶0.3将实施例8得到的化合物Rb3B8PO16与助熔剂NH4H2PO4混合均匀，再装入铂金坩埚中，升温至715℃，恒温120小时，得到混合熔液；
制备籽晶：将得到的混合熔液置于单晶炉中，以2℃/h的速率缓慢降至600℃，再以10℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
生长晶体：将得到的籽晶固定于籽晶杆上，从制得的混合熔液的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加10rpm的晶转，以0.5℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到尺寸为6mm×2mm×1mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例23
高温熔液法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
按摩尔比1∶0.4将实施例7得到的化合物Rb3B8PO16与助熔剂(NH4)2HPO4混合均匀，再装入铂金坩埚中，升温至700℃，恒温100小时，得到混合熔液；
制备籽晶：将得到的混合熔液置于单晶炉中，以2℃/h的速率缓慢降至550℃，再以7℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
生长晶体：将得到的籽晶固定于籽晶杆上，从制得的混合熔液的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加15rpm的晶转，以2℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到尺寸为4mm×3mm×2mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例24
真空封装法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
按摩尔比1∶0.1将实施例8制备得到的化合物Rb3B8PO16与助熔剂H3BO3混合均匀，装入Φ40mm的石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3Pa，高温密封后置于马弗炉中，升温至702℃，恒温60小时，然后以温度1.5℃/h的速率降温至550℃，再以9℃/h的速率快速降温至室温，即得到尺寸为3mm×2mm×1mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例25
真空封装法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
按摩尔比1∶0.5将实施例9得到的化合物Rb3B8PO16与助熔剂B2O3混合均匀，装入Φ40mm石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3Pa，高温密封后置于马弗炉中，升温至690℃，恒温80小时，然后以1℃/h的速率降温至450℃，再以5℃/h的速率快速降温至室温，即得到尺寸为3mm×4mm×2mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例26
真空封装法生长Rb3B8PO16非线性光学晶体：
按摩尔比1∶1将实施例10得到的化合物Rb3B8PO16与助熔剂(NH4)2HPO4混合均匀，装入Φ40mm石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3Pa，高温密封后置于马弗炉中，升温至670℃，恒温100小时，然后以2℃/h的速率降温至550℃，再以7℃/h的速率快速降温至室温，即得到尺寸为3mm×2mm×2mm的Rb3B8PO16非线性光学晶体。
实施例27
将实施例11-26得的任意Rb3B8PO16非线性光学晶体按相匹配方向加工，按附图3所示安置在3的位置上，在室温下，用调Q-Nd:YAG激光器作光源，入射波长为1064nm，由调Q-Nd:YAG激光器1发出波长为1064nm的红外光束2射入Rb3B8PO16单晶3，产生波长为532nm的绿色倍频光，输出强度约为同等条件KDP的0.5-1倍，同时也在相同的实验装置下，产生波长为266nm的紫色倍频光，输出强度为同等条件BBO的0.1倍。
Claims (5)
1.一种铷硼磷氧非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为Rb3B8PO16，分子量为629.86，属于单斜晶系，空间群为Cc，晶胞参数为a=11.3490(9) Å，b=6.5524(6) Å，c =20.3870(18) Å，α=90°,β=111.410(3)°,γ= 90°，单胞体积为1411.4(2) Å3。
2.一种如权利要求1所述的铷硼磷氧非线性光学晶体的制备方法，其特征在于采用熔体法，高温熔液法，或真空封装法生长晶体；
所述熔体法生长铷硼磷氧非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B∶P＝3∶8∶1将含Rb化合物、含B化合物、含P化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至750-800℃，恒温48-240小时，即得到化合物Rb3B8PO16，所述含Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbNO3或RbBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、RbBF4；含P化合物为NH4H2PO4和(NH4)2HPO4；
b、将步骤a制备的化合物Rb3B8PO16装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至750-800℃，恒温10-120小时，得到混合熔体；
c、将步骤b得到的混合熔体以0.1-4℃/h的速率缓慢降至650℃，再以5-15℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
d、采用提拉法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的混合熔体的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加2-10rpm的晶转，以1-15mm/天的速度提拉籽晶，同时以0.1-10℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到Rb3B8PO16非线性光学晶体；
或用泡生法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的熔体的上方下籽晶，以0.1-10℃/h的速率降温，使晶体生长50-80小时，缓慢提升晶体但不脱离液面继续生长，如此重复，待晶体生长停止后，即得到Rb3B8PO16非线性光学晶体；
或用坩埚下降法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c制备的籽晶放在坩埚底部，再将步骤a制备的化合物Rb3B8PO16放入坩埚中，然后将铂金坩埚密封，将生长炉温度升至680-720℃，恒温48-240小时，调整坩埚位置使籽晶微熔，然后以1-10 mm/天的速度降低坩埚，同时，保持生长温度不变，或以2 ℃/h的降温速率降至650℃，待生长结束后，再以5-15 ℃/h的速率快速降至室温，即得到Rb3B8PO16非线性光学晶体；
所述高温熔液法生长铷硼磷氧非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B∶P＝3∶8∶1将含Rb化合物、含B化合物、含P化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至770-850℃，恒温48-240小时，即得到化合物Rb3B8PO16多晶粉末，所述含Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbNO3或RbBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、RbBF4；含P化合物为NH4H2PO4和(NH4)2HPO4；
b、将步骤a得到的化合物Rb3B8PO16与助熔剂按摩尔比1∶0.1-3混合均匀，再装入铂金坩埚中，升温至700-750℃，恒温10-120小时，得到混合熔液；所述助熔剂为H3BO3、B2O3或NH4H2PO4；
c、制备籽晶：将步骤b得到的混合熔液置于单晶炉中，以0.1-3℃/h的速率缓慢降至550℃，再以5-10℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3B8PO16籽晶；
d、生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的混合熔液的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加3-15rpm的晶转，以0.1-3℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到Rb3B8PO16非线性光学晶体；
所述真空封装法生长铷硼磷氧非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B∶P＝3∶8∶1将含Rb化合物、含B化合物和含P化合物混合均匀，装入石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10−3 Pa，高温密封置于马弗炉中以5-10℃/h的速率升温至700-750℃，恒温60-120小时，即得到化合物Rb3B8PO16，所述Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbNO3或RbBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、RbBF4；含P化合物为NH4H2PO4和(NH4)2HPO4；
b、将步骤a得到的化合物Rb3B8PO16与助熔剂按摩尔比1∶0.1-3混合均匀，装入石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10−3 Pa，高温密封后置于马弗炉中，升温至650-680℃，恒温60-120小时，然后以1-3℃/h的速率降温至450℃，再以5-10℃/h的速率快速降温至室温，即得到Rb3B8PO16非线性光学晶体，所述助熔剂为H3BO3，B2O3或NH4H2PO4。
3.一种如权利要求1所述的铷硼磷氧非线性光学晶体在制备Nd: YAG激光器所输出的1064nm的基频光进行2倍频、3倍频、4倍频的谐波光输出中的用途。
4.一种如权利要求3所述的铷硼磷氧非线性光学晶体在制备产生低于266 nm 的紫外倍频光输出中的用途。
5.一种如权利要求1所述的铷硼磷氧非线性光学晶体在制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器中的用途。
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