本发明涉及一种新型非线性光学晶体单氟磷酸铵的制备方法及用途，具体涉及单氟磷酸铵非线性光学晶体的制备及该晶体制作的非线性光学器件用途。属于晶体材料技术领域。
背景技术：
自从1962年franken首先发现晶体非线性光学效应以来，短短五十几年时间，非线性光学晶体材料的发展突飞猛进，并继续以日新月异的速度发展着。在21世纪即将实现的光电子工业(光通讯，光信息处理，存储及全息术，光计算机，激光武器，激光精密加工，激光化学，激光医学等等)中都是以非线性光学晶体材料为基础材料。随着激光技术的进一步发展及推广应用，对非线性光学晶体材料性能的要求越来越多样化，对其质量的要求也越来越高。目前，作为一种优良的非线性光学晶体，不仅要求具有大的倍频系数,而且还要求它的综合性能参数好,同时易于生成优质大尺寸体块晶体,这就需要进行大量系统而深入的研究工作。
目前主要的非线性光学材料有：kdp(kh2po4)、bbo(β-bab2o4)、lbo(lib3o5)等，广泛应用于激光倍频、和频、差频、光参量放大以及电光调制、电光偏转等。但由于各种原因，尚未得到各波段均适用的各种非线性光学晶体。其中发展全固态深紫外(200nm)相干光源，是目前国际光电子领域最前沿的研究项目之一，这是因为紫外激光在许多高技术领域有着十分重要的应用，如新一代的集成电路光刻技术需要全固态的紫外相干光源；光电子能谱、光谱技术中，迫切需要可调谐的全固态深紫外相干光源，这对于推动深紫外光谱、能谱仪的发展将起到关键性的作用，并将开辟一个新的物质科学研究领域；深紫外相干光源还将极大地推动激光精密机械加工业的发展。但是在200nm以下的深紫外波段可直接倍频输出的只有kbe2bo3f2(kbbf)。由于该晶体生长周期长、含有剧毒be元素、层状生长习性等限制了其应用。因此，探索具有优良性能的新型深紫外非线性光学晶体是十分有必要的。经过大量的研究，我们发现的新的性能优异的深紫外非线性晶体(nh4)2po3f。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供一种单氟磷酸铵非线性光学晶体及制备方法和用途，该晶体的化学式为(nh4)2po3f，分子量为134.05，属于正交晶系，空间群为pna21，晶胞参数为
本发明所述的一种单氟磷酸铵非线性光学晶体，该晶体的化学式为(nh4)2po3f，分子量为134.05，属于正交晶系，空间群为pna21，晶胞参数为
所述的单氟磷酸铵非线性光学晶体的制备方法，先采用低温熔盐法合成纯相，再通过室温溶液法生长大尺寸晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、将含铵化合物为nh4f、nh4hf2或co(nh2)2，含氟化合物为nh4f或nh4hf2，和含磷化合物为h3po4按摩尔比nh4:f:p＝3-5:1-2:1-2称取并放入水热釜中，混合均匀后，缓慢升温至160-170℃，恒温72小时，再以2℃/h的速率降至室温，得到(nh4)2po3f纯相样品；
b、将所得的样品研磨均匀后，溶于体积比3-5:1的丙酮和水溶液中，超声波处理10-60分钟，使其充分混合溶解；
c、将步骤b中所得溶液装于育晶瓶中，用称量纸或保鲜膜封口，并在称量纸或保鲜膜上扎若干小孔，在室温下静置6-15天；
d、待步骤c中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，用定性滤纸过滤溶液并得到籽晶；
e、挑选步骤d中得到的质量较好的籽晶，将籽晶悬挂于步骤d过滤后的溶液中，生长30-60天，即可得到厘米级的(nh4)2po3f非线性光学晶体。
所述单氟磷酸铵非线性光学晶体在制备产生紫外倍频激光输出中的用途。
所述单氟磷酸铵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。
该晶体用于在制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器。作为制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器包含至少一束入射电磁辐射通过至少一块非线性光学晶体后产生至少一束频率不同于入射电磁辐射的输出辐射的装置。
本发明所述的的单氟磷酸铵非线性光学晶体及制备方法和用途具有下述优点：单氟磷酸铵粉末倍频效应约为1kdp，紫外截止边低于177nm，能够实现nd:yag(1064nm)的2倍频，4倍频的激光输出。(nh4)2po3f在空气中稳定，产品纯度高，生长速度快，成本低，机械性能好，易于切割、抛光加工和保存，不易碎裂等优点，适合于制作非线性光学器件。可作为紫外、深紫外非线性光学晶体在全固态激光器中获得应用。
附图说明
图1为本发明单氟磷酸铵晶体的x-射线粉末衍射图；
图2为本发明所生长的厘米级单氟磷酸铵晶体；
图3为本发明制作的非线性光学器件的工作原理图，其中包括(1)为激光器，(2)为全聚透镜，(3)为单氟磷酸铵非线性光学晶体，(4)为分光棱镜，(5)为滤波片，ω为折射光的频率等于入射光频率或是入射光频率的2倍。
具体实施方式
实施例1
按反应式：nh4hf2+2co(nh2)2+2h3po4＝2(nh4)2po3f+2co2↑+nh3↑，先采用低温熔盐法合成纯相，再通过室温溶液法生长大尺寸单晶生长单氟磷酸铵(nh4)2po3f非线性光学晶体：
a、将nh4hf2:co(nh2)2:h3po4按摩尔比1:2:2称取并放入水热釜中，混合均匀后，缓慢升温至170℃，恒温72小时，再以2℃/h的速率降至室温，得到(nh4)2po3f纯相样品；
b、将步骤a所得的单氟磷酸铵纯相样品研磨均匀后，溶于体积比4:1的丙酮和水的溶液中，超声波处理10分钟，使其充分混合溶液；
c、将步骤b所得溶液装于育晶瓶中，并用保鲜膜封口，并在保鲜膜上扎若干小孔，在室温下静置6天；
d、待育晶瓶底部长出2-3mm的晶体颗粒后，用定性滤纸过滤溶液并得到籽晶；
e、挑选步骤d质量较好的籽晶一颗，将籽晶悬挂于步骤d过滤后的溶液中，用扎若干小孔的保鲜膜封口，生长60天，即得到厘米级的单氟磷酸铵(nh4)2po3f非线性光学晶体。
实施例2
a、单氟磷酸铵纯相合成方法与实施例1步骤a相同；
b、将步骤a所得的单氟磷酸铵纯相样品研磨均匀后，溶于体积比5:1的丙酮和水的溶液中，超声波处理30分钟，使其充分混合溶液；
c、将步骤b所得溶液装于育晶瓶中，并用保鲜膜封口，并在保鲜膜上扎若干小孔，在室温下静置10天；
d、待育晶瓶底部长出尺寸约为2-3mm的晶体颗粒后，用定性滤纸过滤溶液并得到籽晶；
e、挑选步骤d质量较好的籽晶一颗，将籽晶悬挂于步骤d过滤后的溶液中，用扎若干小孔的保鲜膜封口，生长30天，即得到厘米级的单氟磷酸铵(nh4)2po3f非线性光学晶体。
实施例3
a、单氟磷酸铵纯相合成方法与实施例1相同；
b、将步骤a所得的单氟磷酸铵纯相样品研磨均匀后，溶于体积比3:1的丙酮和水的溶液中，超声波处理50分钟，使其充分混合溶液；
c、将步骤b所得溶液装于育晶瓶中，并用保鲜膜封口，并在保鲜膜上扎若干小孔，在室温下静置12天；
d、待育晶瓶底部长出尺寸约为2-3mm的晶体颗粒后，用定性滤纸过滤溶液并得到籽晶；
e、挑选步骤d质量较好的籽晶一颗，将籽晶悬挂于步骤d过滤后的溶液中，用扎若干小孔的保鲜膜封口，生长40天，即得到厘米级的单氟磷酸铵(nh4)2po3f非线性光学晶体。
实施例4
按反应式：nh4f+co(nh2)2+h3po4＝(nh4)2po3f+co2↑+nh3↑，先采用低温熔盐法合成纯相，再通过室温溶液法生长大尺寸单晶生长单氟磷酸铵(nh4)2po3f非线性光学晶体：
a、将nh4f:co(nh2)2:h3po4按摩尔比1:1:1称取并放入水热釜中，混合均匀后，缓慢升温至170℃恒温72小时，再以2℃/h的速率降至室温，得到(nh4)2po3f纯相样品；
b、将步骤a所得的单氟磷酸铵纯相样品研磨均匀后，溶于体积比丙酮和水4:1的溶液中，超声波处理60分钟，使其充分混合溶液；
c、将步骤b所得溶液装于育晶瓶中，并用保鲜膜封口，并在保鲜膜上扎若干小孔，在室温下静置15天；
d、待育晶瓶底部长出尺寸约为2-3mm的晶体颗粒后，用定性滤纸过滤溶液并得到籽晶；
e、挑选步骤d质量较好的籽晶一颗，将籽晶悬挂于步骤d过滤后的溶液中，用扎若干小孔的保鲜膜封口，生长50天，即得到厘米级的单氟磷酸铵(nh4)2po3f非线性光学晶体。
实施例5
将实施例1-4中所得的任意一种单氟磷酸铵(nh4)2po3f非线性光学晶体，按附图3所示安置在3的位置上，在室温下，用调qnd:yag激光器的1064nm输出作光源，观察到明显的532nm倍频绿光输出，输出强度约为同等条件kdp的1倍。
实施例6
将实施例1-4所得的任意一种单氟磷酸铵(nh4)2po3f非线性光学晶体，按附图3所示安置在3的位置上，在室温下，用调qnd:yag激光器经ktp(ktiopo4)晶体倍频输出的532nm倍频光作光源，该倍频光再经过单氟磷酸铵(nh4)2po3f晶体可输出266nm的紫外光束，输出强度约为同等条件bbo的0.2倍；图3所示为由调qnd:yag激光器1发出波长为1064nm的红外光束或532nm可见光束，经全聚透镜2射入单氟磷酸铵(nh4)2po3f晶体，产生波长为532nm的绿色倍频光或波长为266nm的紫外倍频光，出射光束4含有基频光和倍频光，经滤波片5滤去基频光，得倍频光。