[發明專利]利用飛秒激光在玻璃內部誘導析出取向可控的鈮酸鋰單晶的方法

無效

• 申請號: 201110044227.2
• 申請日: 2011-02-24
• 公開（公告）號: CN102162132A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 范茬興;曾惠丹;伯特蘭·普梅內克;陳國榮;馬修·朗克里
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C30B29/30
• 分類號: C30B29/30;C30B1/02;C30B30/00
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技術領域

本發明涉及一種利用飛秒激光在玻璃內部誘導析出鈮酸鋰單晶的制備方法，特別是可通過調節激光參數控制晶體的生長取向。誘導析出的鈮酸鋰單晶是目前用途最廣泛的新型無機材料之一，可廣泛應用于激光倍頻、表面聲波器件、光調制器、電光細胞、光參量振蕩器、光開關等聲光或光電元件。

背景技術

利用飛秒激光在玻璃內部誘導析晶并在三維空間對晶體取向進行微觀設計，對于制備復合新型材料以及激光應用技術等研究領域具有十分重要的指導意義。近年來，基于飛秒激光技術，在玻璃內部可實現空間選擇性誘導析晶，尤其是可通過選擇合適的激光參數誘導生長單晶，使其在聲光、電光以及非線性光學等領域具有巨大的研究價值。文獻J.Opt.Soc.Am.B21，83-87(2004)報道了利用飛秒激光在相應的玻璃成分中，在玻璃內部分別選擇性地誘導析出了β-BaB₂O₄，LiNbO₃以及Ba₂TiO₄晶體。文獻Optics?Express.18，8019-8024(2010)報道了利用連續激光成功在玻璃表面誘導析出鈮酸鋰單晶線。專利CN200410018446.3也成功利用飛秒激光在玻璃內部誘導析出功能晶體材料，但對于單晶的形成以及其生長取向的控制并未報道。最近文獻Optics?Express.17，23284-23289(2009)也報道了成功利用飛秒激光在玻璃內部誘導析出LaBGeO₅單晶，并且其c軸取向與激光的掃描方向一致。本專利首次利用飛秒激光在玻璃內部選擇性誘導出鈮酸鋰單晶并對其生長取向在三維空間進行微觀控制設計。

總之，利用飛秒激光在玻璃內部誘導析晶，并通過調節激光參數控制晶體結構，大小以及生長取向，對于研究激光應用技術以及新材料科學技術都具有重大的指導意義。另外，誘導析出的鈮酸鋰單晶可廣泛應用于激光倍頻、表面聲波器件、光調制器、電光細胞、光參量振蕩器、光開關等聲光或光電元件。

發明內容

本發明的目的是提出一種利用秒激光在玻璃內部誘導析出取向可控的鈮酸鋰單晶的制備方法。

本發明利用飛秒激光在玻璃內部誘導析出取向可控的鈮酸鋰單晶的制備方法如下：

按組成計算量稱取各種組成材料，其成分摩爾百分比為SiO₂∶Li₂O∶Nb₂O₅＝28％-50％∶25％-40％；25％-33％。采用傳統的熔融淬冷法制備，即將上述原料充分磨混均勻，置入石英坩堝或鉑金坩堝中，放入高溫熔爐中；在1350-1500℃下熔融1-5小時，使原料熔融成液態，并使熔料混合均勻。熔料恒溫加熱1-5小時后，從高溫爐子中取出坩堝，并將坩堝中熔料快速倒入事先預熱的模具上形成玻璃樣品，將玻璃樣品放入500-600℃的爐子中，緩慢降溫退火12-36小時，退火后的玻璃經切割、拋光等處理，即可得到淡黃色透明的玻璃載體；最后通過將飛秒激光聚焦于玻璃內部某一點，利用軟件和工作平臺控制樣品移動進行輻照實驗。

本發明利用飛秒激光在玻璃內部誘導析出取向可控的鈮酸鋰單晶的方法所使用飛秒激光的參數為：

飛秒激光頻率ν＝250-500千赫茲(kHZ)，脈沖波長λ＝1030納米(nm)，聚焦物鏡的數值孔徑NA＝0.4-0.8，脈沖周期τ＝240-300飛秒(fs)，聚焦深度h＝100-1000微米(μm)，掃描速度V＝0-210微米每秒(μm/s)，每個脈沖的能量E＝0.5-2.5微焦(μJ)，激光偏正方向通過偏光器控制。

本發明利用飛秒激光在玻璃內部誘導析出取向可控的鈮酸鋰單晶具有光電、焦電、壓電、光折變以及非線性特性，使其在聲光、光電以及非線性光學等領域具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1實例1為經過HF處理后斷面上的激光痕跡傾斜70度左右所拍攝的掃描電子顯微鏡(SEM)照片和電子背散射衍射掃描(EBSD)圖

具體實施方式

以下實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。

實施例1