[發明專利]大尺寸硼酸鋇鉍非線性光學晶體及其制備方法

有效

• 申請號: 200810072811.7
• 申請日: 2008-01-21
• 公開（公告）號: CN101302647A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 潘世烈;李鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B15/00;C01B35/12;H01S3/16
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所
• 代理人: 張莉

技術領域

本發明涉及一種非線性光學晶體及其制備方法，特別涉及一種用 助熔劑法制備的高質量大尺寸硼酸鋇鉍非線性光學晶體。

背景技術

在激光技術中，直接利用激光晶體所能獲得的激光波段有限，從 紫外到紅外光譜區，尚存有空白波段。使用非線性光學晶體，通過倍 頻、混頻、光參量振蕩等非線性光學效應，可將有限的激光波長轉換 成新波段的激光。利用這種技術可以填補各類激光器件發射激光波長 的空白光譜區，使激光器得到更廣泛的應用。全固態藍綠光激光系統 可以由固體激光器產生近紅外激光再經非線性光學晶體進行頻率轉 換來實現，在激光技術領域有巨大的應用前景和經濟價值。

BaBiBO₄是由加拿大的Jacques?Barbier在Solid?State?Sciences 雜志(Vol?7，9，1055-1061(2005))報道了硼酸鋇鉍BaBiBO₄化合物的 存在，指出該化合物為非同成分熔融化合物，報道了粉末X射線衍射 數據以及粉末中子衍射。要測試一種晶體的基本物理性能(也包括非 線性光學性能)需要該晶體的尺寸達數毫米甚至厘米級的單晶，至今 尚未見到有關制備大小足以供物性測試用的BaBiBO₄單晶的報道，也 未見到有關該化合物單晶結構的詳細報道，更無法在市場上購到該晶 體，另外也沒有關于BaBiBO₄單晶非線性光學性能測試結果的報告或 將BaBiBO₄單晶用于制作非線性光學器件的報道。

發明內容

本發明目的在于提供一種具有厘米級透明大尺寸硼酸鋇鉍非線 性光學晶體，該晶體屬正交晶系，空間群Pna2₁；化學式為BaBiBO₄。

本發明的另一目的是提供一種使用助熔劑，操作簡便的制備大尺 寸硼酸鋇鉍非線性光學晶體的方法。

采用本發明大尺寸硼酸鋇鉍非線性光學晶體為制作倍頻發生器、 上或下頻率轉換器，光參量振蕩器的非線性光學器件提供了一條新的 途徑。

本發明所述的大尺寸硼酸鋇鉍非線性光學晶體，該晶體屬正交 晶系，空間群Pna2₁，分子式為BaBiBO₄，是由硼酸鋇鉍與助熔劑Bi₂O₃或BaB₂O₄或BaO和Bi₂O₃混合體系制成，其中硼酸鋇鉍與助熔劑的摩爾比 為1∶0.1-3，BaO和Bi₂O₃混合體系的摩爾比為1∶1，具有 1-100mm×1-100mm×1-100mm的大尺寸晶體。

大尺寸硼酸鋇鉍非線性光學晶體的制備方法，按下列步驟進行：

a、將硼酸鋇鉍化合物與助熔劑Bi₂O₃或BaB₂O₄或BaO和Bi₂O₃混合體 系按比例混勻，加熱至600℃-1200℃，恒溫1-100小時，再冷卻至飽 和溫度之上0.1-30℃，得到含硼酸鋇鉍與助熔劑的混合熔體；

b、或在制備硼酸鋇鉍化合物同時加入助熔劑Bi₂O₃或BaB₂O₄或BaO 和Bi₂O₃混合體系按比例混勻，加熱至600℃-1200℃，恒溫1-100小時， 再冷卻至飽和溫度之上0.1-30℃，得到含硼酸鋇鉍與助熔劑的混合熔 體；

c、將裝在籽晶桿上的籽晶放入步驟a或b中的混合熔體中，同時 以0-100轉/分的旋轉速率旋轉籽晶桿，冷卻到飽和溫度，然后以 0.1-5℃/天的速率緩慢降溫，得到所需晶體，將晶體提離液面，以 0.1-100℃/小時的速率降至室溫，即可得到大尺寸硼酸鋇鉍非線性光 學晶體。