[发明专利]一种用液相共沉淀合成生长料制备磷酸钛氧钾晶体的方法

说明书

技术领域

本发明属于非线性光学晶体磷酸钛氧钾(KTP)的制备方法，特别涉及一种用液相共沉淀合成生长料制备非线性光学晶体KTP的方法

背景技术

磷酸钛氧钾(KTP)晶体是一种性能优秀的非线性光学晶体，它不仅具有很高的非线性光学系数、高的热导率、很高的激光损伤阈值、较小的失配度及走离角，而且化学机械性能稳定，不易潮解，晶体表面易于抛光。该晶体对1064nm-532nm倍频效率可达80％。可广泛应用于制作倍频、混频、电光调制、光学参量振荡和光学波导等元器件。

KTP晶体约在1170℃非同成分熔化且伴有部分分解，所以必须用水热法或者高温熔盐法生长大尺寸KTP晶体。水热法生长KTP晶体，设备相对复杂。人们通常使用熔盐法生长KTP晶体。一般采用固相合成生长原料，在生长出的晶体中易出现散射颗粒等晶体缺陷。

发明内容

本发明目的在于为提高KTP晶体质量，消除KTP晶体散射颗粒，提供一种用液相共沉淀合成生长料制备磷酸钛氧钾晶体的方法；该方法在原料合成上采用TiCl₄溶液，钛酸四丁脂-乙醇溶液，硫酸氧钛或者偏钛酸作为晶体生长中Ti⁴⁺的来源，取代了原熔盐法生长中通常使用的TiO₂原料；在高温烧结前，将原料充分混合均匀，使生长出晶体避免存在散射颗粒等晶体缺陷，可提高晶体质量。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的用液相共沉淀合成生长料制备磷酸钛氧钾晶体的方法，其具体步骤如下：

(1)原料的液相合成

(1.1)将在冰水浴下，将经稀释的TiCl₄溶液加入由KH₂PO₄、K₂CO₃和去离子水组成的澄清溶液中，形成乳状共沉淀化合物；

所述TiCl₄∶KH₂PO₄∶K₂CO₃摩尔比为0.1～0.303∶0.86～1.36∶0.125～0.31；

(1.2)将乳状共沉淀化合物在120℃-180℃烘干、磨成粉末，并置入铂坩埚内，在马弗炉中升温至500℃-650℃恒温烧结6-8小时，得烧结体；

(2)KTP晶体的生长

将步骤(1.2)中得到的烧结体在1000℃-1050℃下熔化，恒温24-48小时后，冷却至饱和温度以上10-20℃，得到混合均匀的熔体；

将预热后的籽晶下入熔体中，待籽晶回熔部分后，将温度降至饱和点，按照正转-停止-反转的循环方式旋转籽晶杆，6-10小时后开始降温，降温速率由初期的0.2-0.4℃/day增加到后期的1-2℃/day；晶体生长结束后提出晶体，再以20℃-40℃/h的降温速率降至室温，取出制得的KTP晶体。

所述的TiCl₄溶液由钛酸四丁脂-乙醇溶液、硫酸氧钛或偏钛酸替代；

所述的K₂CO₃由K₄P₂O₇、K₂HPO₄、K₂SO4、K₂O、KOH、KCL或K₂S替代。

本发明的用液相共沉淀合成生长料制备磷酸钛氧钾晶体的方法，其具有如下优点：该方法在原料合成上采用TiCl₄溶液，钛酸四丁脂-乙醇溶液，硫酸氧钛或者偏钛酸作为晶体生长中Ti⁴⁺的来源，取代了原熔盐法生长中通常使用的TiO₂原料；在高温烧结前，将原料充分混合均匀，生长出晶体消除了散射颗粒等晶体缺陷，提高了KTP晶体质量。

具体实施方式

实施例1

按摩尔比TiCl₄∶KH₂PO₄∶K₂CO₃＝0.1∶1.26∶0.27；将20ml，5mol/L TiCl₄在冰水浴中稀释至含Ti⁴⁺离子浓度为0.1mol/L的500ml溶液A；