[發明專利]BaAlBO3F2非線性光學晶體及生長方法和用途

有效

• 申請號: 200910092080.7
• 申請日: 2009-09-14
• 公開（公告）號: CN102021640A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 胡章貴;岳銀超;王佳諾
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C30B9/12
• 分類號: C30B9/12;C30B29/10;G02F1/355
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王鳳華

技術領域

本發明涉及化學式為BaAlBO₃F₂的非線性光學晶體、及該晶體的生長方法和非線性光學用途。

背景技術

2000年，Hyunsoo?Park等[J.Solid?State?Chem，2000(155)：354-358]首次報道BaAlBO₃F₂化合物的空間群P63/m，晶胞參數Z＝2。2002年，胡章貴等[Jpn.J.Appl.Phys，2002(41)：L1131-L1133]報道BaAlBO₃F₂(BABF)是一種紫外非線性光學晶體，點群空間群為晶胞參數Z＝2。2008年，我們使用BABF單晶用四圓X射線衍射儀重新測定了晶體結構，確定了BABF的空間群為晶胞參數為β＝120°，z＝2。BABF晶體結構類似與KBBF晶體的層狀結構，基本基團是(BO₃)平面三角形與(AlO₃F₂)三角雙錐，陽離子Ba²⁺則位于(Al₃B₃O₆F₆)二維網絡結構中。

BABF為非同成分熔融化合物，熔點約為973℃。適合于助熔劑法生長，或者說是熔鹽法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種BaAlBO₃F₂非線性光學晶體，其化學式為BaAlBO₃F₂；

本發明的另一目的在于提供一種BaAlBO₃F₂非線性光學晶體的生長方法；

本發明的再一目的在于提供BaAlBO₃F₂非線性光學晶體的非線性光學用途。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的BaAlBO₃F₂非線性光學晶體(簡稱BABF晶體)，其化學式為BaAlBO₃F₂，該晶體不具有對稱中心，屬六方晶系，空間群為晶胞參數為β＝120°，z＝2；該BaAlBO₃F₂非線性光學晶體能夠直接實現Nd:YAG激光1064nm基波光的一類或二類的二倍頻和三倍頻的角度相位匹配，有效倍頻系數公式如下：

I類

II類

其中θ為相位匹配角度，為方位角。

本發明提供的BaAlBO₃F₂非線性光學晶體的生長方法，其步驟如下：

1)制備含助熔劑的BaAlBO₃F₂化合物

將BaF₂∶Al₂O₃∶B₂O₃∶NaF按2∶1∶1.2～3∶2～5的摩爾比，或者將BaAlBO₃F₂∶B₂O₃∶NaF按1∶0.1～1∶1～2.5的摩爾比均勻混合，充分研磨，放入馬弗爐中加熱到950℃～1050℃進行熔化，然后直接取出放在室溫下冷卻，制得含助熔劑的BaAlBO₃F₂化合物；

2)晶體生長

將制得的含助熔劑的BaAlBO₃F₂化合物放入晶體生長爐里，升溫至900℃～1000℃，充分攪拌12～48h使其均勻混合并熔化；

用籽晶嘗試法尋找晶體生長的飽和溫度，然后在飽和溫度以上1～10℃引入籽晶，籽晶下到剛接觸熔液液面，恒溫10～60分鐘后，降溫到飽和溫度，開始降溫，并在旋轉籽晶的條件下生長晶體，其降溫速率為0.1～3℃/天，籽晶旋轉轉速為20～60轉/分；經過20～50天生長周期，待晶體生長到所需尺寸后，提升籽晶桿，使晶體底部脫離熔液表面之上20～40mm，以不大于10℃的降溫速率降溫至室溫，獲得BaAlBO₃F₂非線性光學晶體。