[發明專利]非線性光學晶體氟碳酸鍶鉀

無效

• 申請號: 201110304068.5
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN103031605A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 葉寧;鄒國紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B29/10
• 分類號: C30B29/10;C30B1/10;C30B9/12;G02F1/355;G02F1/37;G02F1/39;H01S3/109
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技術領域

本發明涉及一種新型光電子功能材料及生長方法和用途，特別是涉及一種非線性光學晶體材料及其制備方法和用途，即氟碳酸鍶鉀，其化學式為KSrCO₃F，簡稱KSCF。

背景技術

晶體的非線性光學效應是指這樣一種效應：當一束具有某種偏振方向的激光按一定入射方向通過一塊非線性光學晶體(如KSCF)時，該光束的頻率將發生變化。

具有非線型光學效應的晶體稱為非線性光學晶體。利用非線性光學晶體進行激光頻率轉換，拓寬激光波長的范圍，使激光的應用更加廣泛。尤其是硼酸鹽類非線性光學晶體如BBO、LBO、KBBF、SBBO、TBO、KABO、BABO等晶體以其優異的光學性質而倍受關注。在光學照相、光刻蝕、精密儀器加工等領域的發展越來越需要紫外和深紫外激光相干光源，即需要性能優異的紫外和深紫外非線性光學晶體。

KBBF的基本結構基元是(BO₃)^3-平面基團，此晶體的紫外吸收邊在155nm左右，具有適中的雙折射率(Δn＝0.07)，可以實現很寬的相位匹配范圍，是目前為止最優秀的深紫外非線性光學晶體。但由于KBBF是一種層狀結構的晶體，層與層之間是靠靜電吸引而不是通過價鍵相連接的，層狀習性嚴重，在z方向生長速度很慢，生長出的單晶體分層現象明顯，晶體不易生長。

SBBO的基本結構基元也是(BO₃)^3-平面基團，但它用氧取代氟離子，使得層與層之間通過氧橋相互連接，以便改進KBBF的層狀習性，而每一層的結構則保持基本不變。SBBO不僅具有較大的宏觀倍頻系數，低的紫外吸收邊(165nm)，適中的雙折射率(Δn＝0.06)，而且徹底克服了晶體的層狀習性，解決了晶體生長的問題。在此基礎上，保持(BO₃)^3-基團的結構條件基本不變，替換陽離子Sr²⁺和Be原子，相繼研制了TBO、KABO、BABO等一系列非線性光學晶體，它們統稱為SBBO族晶體。它們克服了KBBF單晶生長的層狀習性，但這些晶體到目前為止還不能取代KBBF單晶，因為SBBO和TBO晶體的結構完整性不好，其宏觀性能顯示的光學均勻性非常差，目前還無法在實際器件中得到應用；KABO和BABO晶體的結構完整性很好，具有較好的光學均勻性，但由于Al取代了Be，它們的吸收邊紅移到180nm左右，很難用于深紫外的諧波輸出。

由于(CO₃)^2-與(BO₃)^3-的結構和配位數相似，我們認為可用(CO₃)^2-代替(BO₃)^3-，然后以堿金屬和堿土金屬離子作為陽離子，加入氟離子調整層間結構，從而得到新的化合物，開拓深紫外非線性光學晶體的應用。經過固相合成，晶體生長，單晶結構測定，證實了這種設想是可能的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氟碳酸鍶鉀化合物，其化學式為KSrCO₃F。

本發明的另一目的在于提供一種氟碳酸鍶鉀化合物制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種氟碳酸鍶鉀非線性光學晶體，其化學式為KSrCO₃F。

本發明的再一目的在于提供一種氟碳酸鍶鉀非線性光學晶體的生長方法。

本發明還有一個目的在于提供氟碳酸鍶鉀非線性光學晶體的用途。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的氟碳酸鍶鉀化合物，其化學式為KSrCO₃F。

本發明提供的氟碳酸鍶鉀化合物的制備方法，其步驟如下：將含K、Sr、C和F的化合物原料按其摩爾比為K∶Sr∶C∶F＝1∶1∶1∶1的比例均勻混合研磨后，裝入鉑坩鍋中，緩慢升溫300～400℃后，預燒1～5小時；冷卻至室溫，取出研磨；然后在500～600℃下燒結12～20小時，冷卻至室溫，取出研磨，得到本發明的粉末狀氟碳酸鍶鉀化合物，對其進行XRD檢測(圖3a)，其分子式為KSrCO₃F。所述的含K化合物原料為含鉀的氟化物或碳酸鹽，所述的含Sr化合物原料為含鍶的氟化物或碳酸鹽，所述的含C化合物原料為K₃CO₃或SrCO₃，所述的含F化合物原料為KF或SrF₂。