[發明專利]非線性光學晶體氟硼酸鎘

有效

• 申請號: 201210125319.8
• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN102650075A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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，即氟硼酸鎘，其化學式為Cd₅(BO₃)₃F。

技術背景

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Cd₅(BO₃)₃F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。

目前在紫外區可應用的非線性光學晶體主要是LBO(LiB₃O₅)與BBO(BaB₂O₄)兩種，它們的生長技術與生長工藝已經非常成熟，能夠生長出高質量，大尺寸的單晶。BBO晶體是迄今為止能產生有效五倍頻的紫外非線性光學晶體之一，同時還能通過和頻的方法得到有效的193nm的輸出。此晶體具有較大的折射率，能實現從202.8nm到2600nm范圍的直接倍頻，因此廣泛應用于光參量振蕩和各種諧波發生器中。LBO具有寬的透光范圍，光學均勻性好，倍頻系數適中，接收角比較寬，可以實現90°非臨界相位匹配。由于LBO的雙折射率太小，從而限制了它在紫外區的相位匹配范圍。由于LBO晶體的熱膨脹系數的各向異性，導致在高溫鍍膜時容易造成晶體器件的損傷，而BBO晶體有微弱潮解，容易在器件加工過程中造成損傷，所以我們必須尋找新型的紫外非線性晶體來彌補這一缺陷。

新型非線性晶體應該具有很寬的透過波段和大的非線性效用，以及良好的物化性能。引入非對稱單元的CdO_n進入氟硼酸鹽體系既能有效增大非線性效應，也能獲得良好的物化性能。經過固相合成，晶體生長，單晶結構測定，我們得到了Cd₅(BO₃)₃F，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硼酸鎘化合物，其化學式為Cd₅(BO₃)₃F。

本發明的另一目的在于提供一種氟硼酸鎘化合物制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種氟硼酸鎘非線性光學晶體，其化學式為Cd₅(BO₃)₃F。

本發明的再一目的在于提供一種氟硼酸鎘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硼酸鎘非線性光學晶體的用途。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的氟硼酸鎘化合物，其化學式為Cd₅(BO₃)₃F。

本發明提供的氟硼酸鎘化合物的制備方法，其步驟如下：將含Cd、F和B的化合物原料按其摩爾比為Cd∶F∶B＝9∶1∶6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600～700℃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硼酸鎘化合物，對其進行XRD檢測(圖3a)，其分子式為Cd₅(BO₃)₃F。所述的含Cd化合物原料為含鎘的氧化物或碳酸鹽，所述的含F化合物原料為CdF₂，所述的含B化合物原料為B₂O₃或H₃BO₃.

本發明提供的氟硼酸鎘非線性光學晶體，其化學式Cd₅(BO₃)₃F，屬于單斜晶系，空間群為Cm，晶胞參數為α＝γ＝90°，β＝100.06°，z＝2，單胞體積為晶體結構如圖2。