[發明專利]化合物一氟三硼酸五鋇和一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體及制備方法和用途

有效

• 申請號: 201210100694.7
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN103359755A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 潘世烈;俞洪偉;吳紅萍;侯雪玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: C01B35/06
• 分類號: C01B35/06;C30B29/10;C30B17/00;G02F1/37;G02F1/355;G02F1/39
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所 65106
• 代理人: 張莉

技術領域

本發明涉及化合物一氟三硼酸五鋇Ba₅(BO₃)₃F和一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體及制備方法和利用該晶體制作的非線性光學器件。

背景技術

探索新的紫外非線性光學晶體。非線性光學晶體一直是一個研究的熱點領域，經過近幾十年的研究和探索，目前在可見光區域已基本上解決了激光光源的頻率轉換問題。但迄今為止，在紫外區，特別是在波長短與200nm的真空紫外區，仍然缺少有效的非線性光學晶體解決頻率轉換問題。而硼酸鹽的特點就是有利于紫外輻射的透過，在硼酸鹽中己經發現了許多優秀的非線性光學晶體，例如BBO(β-BBO)、LBO(LiB₃O₅)晶體、CBO(CsB₃O₅)晶體、CLBO(CsLiB₆O₁₀)晶體和KBBF(KBe₂BO₃F₂)晶體。雖然這些材料的晶體生長技術已日趨成熟，但仍存在著明顯的不足之處：如晶體易潮解、生長周期長、層狀生長習性嚴重及價格昂貴等。因此，合成新的非線性光學晶體材料仍然是一個非常重要而艱巨的工作。

在發展新型紫外非線性光學晶體時，人們仍然選擇透光范圍寬，激光損傷閾值大的硼酸鹽晶體，并且為了進一步的拓寬透光范圍，使其紫外截止邊能達到深紫外，陽離子通常使用沒有d-d電子躍遷的堿金屬或堿土金屬，并且在硼酸鹽骨架中引入鹵素離子。

發明內容

本發明目的在于提供一種化合物一氟三硼酸五鋇，該化合物化學式為Ba₅(BO₃)₃F，分子量882.13，采用固相反應法合成化合物。

本發明另一目的在于提供一種一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體，該晶體的化學式為Ba₅(BO₃)₃F，分子量882.13，不具有對稱中心，屬正交晶系，空間群C222₁，晶胞參數為Z＝4，

本發明再一目的在于提供采用固相反應法合成化合物及高溫熔液法生長一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體的制備方法。

本發明又一個目的在于提供一種一氟三硼酸五鋇非線性光學器件的用途，用于制備倍頻發生器、上或下頻率轉換器或光參量振蕩器。

本發明所述的一種化合物一氟三硼酸五鋇，該化合物的化學式為Ba₅(BO₃)₃F，分子量882.13，采用固相反應法合成化合物。

一種化合物一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體，該晶體的化學式為Ba₅(BO₃)₃F，分子量882.13，不具有對稱中心，屬正交晶系，空間群C222₁，晶胞參數為Z＝4，

所述化合物一氟三硼酸五鋇非線性光學晶體的制備方法，采用固相反應法合成化合物及高溫熔液法生長晶體，具體操作按下列步驟進行：

a、將含鋇、含氟和含硼化合物按摩爾比9∶1∶3-6稱取放入研缽中，混合并仔細研磨，然后裝入Φ100mm×100mm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，緩慢升溫至650℃，恒溫24小時，冷卻至室溫，取出經第二次研磨之后放入馬弗爐中，再升溫至750℃，恒溫24小時，冷卻至室溫，取出經第三次研磨后放入馬弗爐中，再升溫至900℃，恒溫48小時，取出經研磨得到一氟三硼酸五鋇化合物單相多晶粉末，再對該產物進行X射線分析，所得X射線譜圖與一氟三硼酸五鋇Ba₅(BO₃)₃F單晶結構得到的X射線譜圖是一致的；

b、將步驟a得到的單相多晶粉末與助熔劑混合均勻，以溫度1-30℃/h的升溫速率加熱至溫度650-1200℃，恒溫5-80小時，得到混合熔液，再降溫至溫度610-1000℃，其中一氟三硼酸五鋇化合物單相多晶粉末與助熔劑的摩爾比為1∶1-12；

或直接將含鋇、含氟和含硼化合物與助熔劑混合均勻，以溫度1-30℃/h的升溫速率加熱至溫度650-1200℃，恒溫5-80小時，得到混合熔液，再降溫至溫度610-1000℃，其中含鋇、含氟和含硼化合物與助熔劑的摩爾比為9∶1∶6∶1-12；

c、制備一氟三硼酸五鋇籽晶：將步驟a得到的混合熔液以溫度0.5-10℃/h的速率緩慢降至室溫，自發結晶獲得一氟三硼酸五鋇籽晶；