[發(fā)明專利]摻錫鈮酸鋰晶體

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910068819.0
• 申請日: 2009-05-13
• 公開（公告）號: CN101550598A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉士國;孔勇發(fā);王利忠;許京軍;陳紹林;黃自恒;張玲
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: C30B29/30
• 分類號: C30B29/30;C30B15/04
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李益書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非線性光學(xué)晶體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種摻錫鈮酸鋰晶 體。

背景技術(shù)

鈮酸鋰(LiNbO₃)晶體是一種多功能、多用途的光電材料。鈮酸鋰晶 體的一個(gè)重要特性是光折變，它一方面開拓了晶體在全息存儲、光放大等 方面的應(yīng)用，但同時(shí)也限制了它在頻率轉(zhuǎn)換、Q開關(guān)、參量振蕩、光波導(dǎo) 等方面的應(yīng)用。

目前，在鈮酸鋰晶體中摻入某些雜質(zhì)離子是提高鈮酸鋰晶體抗光折變 能力的一種有效手段，所摻入的離子例如有：鎂離子Mg²⁺、鋅離子Zn²⁺、 鈧離子Sc³⁺、銦離子In³⁺、鉿離子Hf⁴⁺等，其中應(yīng)用最為廣泛的是在鈮酸 鋰晶體中摻入Mg²⁺，形成摻鎂鈮酸鋰晶體。

但是，摻鎂鈮酸鋰晶體在有些方面存在明顯的不足，具體為：摻雜閾 值濃度高、有效分凝系數(shù)不等于1、很難生長出高光學(xué)品質(zhì)的晶體。

因此，目前迫切需要尋找新的抗光折變摻雜離子來形成新型鈮酸鋰晶 體，讓其具有摻雜閾值低，抗光折變能力較強(qiáng)，且易于生長等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種摻錫鈮酸鋰晶體，該摻錫鈮酸鋰 晶體具有摻雜閾值低，抗光折變能力較強(qiáng)，且易于生長等優(yōu)點(diǎn)，從而可以 完全取代高摻鎂鈮酸鋰晶體的應(yīng)用，具有巨大的市場前景和重大的生產(chǎn)實(shí) 踐意義。

為此，本發(fā)明提供了一種摻錫鈮酸鋰晶體，在鈮酸鋰晶體中摻入有錫 離子Sn⁴⁺，所述錫離子Sn⁴⁺的摻入量為0.1～6.0mol％(摩爾百分比)，且鈮 酸鋰晶體中含有比例為(0.93～1.41)∶1的鋰離子Li¹⁺與鈮離子Nb³⁺。

優(yōu)選地，所述摻錫鈮酸鋰晶體采用提拉法來制備。

由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，本發(fā)明提供的一種摻錫鈮酸鋰晶 體，該摻錫鈮酸鋰晶體具有摻雜閾值低，抗光折變能力較強(qiáng)，且易于生長 等優(yōu)點(diǎn)，從而可以完全取代高摻鎂鈮酸鋰晶體的應(yīng)用，具有巨大的市場前 景和重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí) 施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供了一種摻錫鈮酸鋰晶體，在鈮酸鋰晶體中摻入有錫離子 Sn⁴⁺，所述錫離子Sn⁴⁺的摻入量為0.1～6.0mol％(摩爾百分比)，且鈮酸鋰 晶體中含有比例為(0.93～1.41)∶1的鋰離子Li¹⁺與鈮離子Nb³⁺。

本發(fā)明提供的制備摻錫鈮酸鋰晶體的方法為采用提拉法，制備本發(fā)明 的上述摻錫鈮酸鋰晶體的具體實(shí)施例如下：

實(shí)施例1：

(1)稱取0.1mol％的二氧化錫SnO₂和比例為1.41∶1的碳酸鋰和五 氧化二鈮(即[Li₂CO₃]/[Nb₂O₅]＝1.41)的料。在150℃下恒溫2小時(shí)將粉 料烘干，然后在混料機(jī)上充分混合24小時(shí)，在850℃恒溫2小時(shí)，使Li₂CO₃充分分解，在1100℃煅燒12小時(shí)成雙摻雜鈮酸鋰粉料。(2)將該粉料 壓實(shí)，放于白金坩堝內(nèi)，用中頻爐加熱，用丘克拉斯基(Czochralski)提 拉法沿c軸方向按拉脖、放肩、等徑、收尾等過程生長單摻鈮酸鋰晶體， 拉速0.4mm/h(毫米/小時(shí))，轉(zhuǎn)速18rpm(轉(zhuǎn)/分鐘)，氣液溫差30℃，熔 體內(nèi)溫度梯度1.5℃/mm(度/毫米)，熔體上方溫梯為1.0℃/mm。(3)生 長后的晶體在1150℃單疇化、退火，經(jīng)定向、切割、磨拋等工序，可得 摻錫為1mol％的鈮酸鋰晶體。通過光斑畸變觀測到晶體在光強(qiáng)為1.7×10²W/cm²(瓦/每平方厘米)的強(qiáng)光照射下沒有光損傷產(chǎn)生。而通過全息記錄 得到晶體在高功率激光照射下，晶體折射率的變化僅為4.34×10^-5。

實(shí)施例2：