[發(fā)明專利]大尺寸八水合硼酸鈣銨非線性光學(xué)晶體的制備方法及用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010606913.X
• 申請(qǐng)日: 2010-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102071458A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘世烈;李弘毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C30B29/10
• 分類號(hào): C30B29/10;C30B7/00
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務(wù)所 65106
• 代理人: 張莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大尺寸八水合硼酸鈣銨非線性光學(xué)晶體的制備方法及用途，該方法使用水溶液法制備的大尺寸硼酸鹽體系的非線性光學(xué)晶體，通過(guò)該方法獲得的大尺寸八水合硼酸鈣銨(CaN₂B₈O₂₆H₃₂)非線性光學(xué)晶體作為制備非線性光學(xué)器件的用途。?

背景技術(shù)

非線性光學(xué)效應(yīng)起源于激光與介質(zhì)的相互作用。當(dāng)激光在具有非零二階極化率的介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生倍頻、和頻、差頻、光參量放大等非線性光學(xué)效應(yīng)。由于非線性光學(xué)在現(xiàn)代激光技術(shù)、光學(xué)通訊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、光信息處理等方面顯示出誘人的應(yīng)用前景，近幾十年來(lái)尋找非線性光學(xué)特性強(qiáng)而響應(yīng)速度極快的新型材料成為非線性光學(xué)領(lǐng)域的主要研究課題之一。?

無(wú)機(jī)非線性光學(xué)晶體材料依據(jù)其透光波段和適用范圍，可分為紫外光區(qū)非線性光學(xué)材料、可見(jiàn)光區(qū)非線性光學(xué)材料和紅外光區(qū)非線性光學(xué)材料。研究最早的紫外波段的頻率轉(zhuǎn)換晶體是五硼酸鉀(KB₅O₈·H₂O)。雖然它的透過(guò)波段達(dá)真空紫外，但因其倍頻系數(shù)甚小(僅為ADP晶體的1/10)，所以應(yīng)用上受到很大限制。?

自20世紀(jì)70年代末至80年代，我國(guó)在無(wú)機(jī)晶體研究上處于國(guó)際領(lǐng)先地位，在晶體技術(shù)方面取得了很大成果，如BBO(β-偏硼酸鋇)、LBO(硼酸鋰)、KBBF(氟硼酸鈹鉀)等晶體。雖然這些晶體的生長(zhǎng)技術(shù)已日趨成熟，但仍存在著明顯的不足之處：如晶體易潮解；生長(zhǎng)周期長(zhǎng)；層狀生長(zhǎng)習(xí)性嚴(yán)重及價(jià)格昂貴等。因此尋找新的非線性光學(xué)晶體仍是一個(gè)十分重要的工作。?

在激光技術(shù)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(qū)，尚存在空白波段。使用非線性光學(xué)晶體，通過(guò)倍頻、混頻、光參量放大等非線性光學(xué)效應(yīng)，可將有限的激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化為新波段的激光。利用這種激光可以填補(bǔ)各類激光器件發(fā)射激光波長(zhǎng)的空白光譜區(qū)是激光器得到更廣泛的應(yīng)用。全固態(tài)激光系統(tǒng)可以由固態(tài)激光器產(chǎn)生近紅外激光，再由非線性光學(xué)晶體進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)，在激光技術(shù)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。?

雖然CaN₂B₈O₂₆H₃₂化合物在1997年已有相繼報(bào)道(如XAVIER?SOLANS，JOAQUIM?SOLANS，M.VICTORIA?DOMNECH?Acta?Crystallogr.1997，C53，994-997.)。但這些報(bào)道尚未涉及晶體線性、非線性性能的測(cè)試研究以及其在非線性光學(xué)方面的應(yīng)用。要測(cè)試一種晶體的基本物理性能(包括非線性光學(xué)性能)需要該晶體的尺寸達(dá)到毫米甚至厘米級(jí)的單晶，至今尚未見(jiàn)到有關(guān)制備大小足以供物性測(cè)試用的CaN₂B₈O₂₆H₃₂單晶的報(bào)道，更無(wú)法在市場(chǎng)上購(gòu)到該單晶，另外也沒(méi)有關(guān)于CaN₂B₈O₂₆H₃₂單晶非線性光學(xué)性能測(cè)試結(jié)果的報(bào)告或?qū)aN₂B₈O₂₆H₃₂單晶用于非線性光學(xué)器件的報(bào)道。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了彌補(bǔ)各類激光器發(fā)射激光波長(zhǎng)的空白光譜區(qū)，通過(guò)使用水溶液法制備的大尺寸八水合硼酸鈣銨非線性光學(xué)晶體，該晶體分子式為：CaN₂B₈O₂₆H₃₂，屬于正交晶系，分子量為602.84，非線性光學(xué)效應(yīng)為KDP晶體的0.5倍，透光波段190nm至2600nm。該方法具有操作簡(jiǎn)單，成本低，所用的試劑為毒性低，生長(zhǎng)周期短，物化性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)本發(fā)明所述的方法獲得的大尺寸八水合硼酸鈣銨非線性光學(xué)晶體，在空氣中不潮解，生長(zhǎng)周期短，易于切割、拋光加工和保存，在倍頻轉(zhuǎn)換、光參量振蕩器等非線性光學(xué)器件中可以得到廣泛應(yīng)用。?

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種透光波段較寬，二階非線性光?學(xué)系數(shù)較大，能夠?qū)崿F(xiàn)相位匹配，容易制備的大尺寸八水合硼酸鈣銨非線性光學(xué)晶體材料的方法。?