[發(fā)明專利]一種氟代硼鈹酸鉀非線性光學(xué)晶體的水熱生長制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611005366.3
• 申請(qǐng)日: 2016-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN107447255B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳創(chuàng)天;吳若飛;王曉洋;劉麗娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C30B29/10
• 分類號(hào): C30B29/10;C30B7/10
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王蔚

一種氟代硼鈹酸鉀非線性光學(xué)晶體的水熱生長制備方法，其制備步驟如下：將鉀源材料、鈹源材料和硼源材料按照摩爾比K:Be:B＝1～6:1～4:1～5的比例混合，放入水熱釜，加入礦化劑水溶液，使鉀源材料、鈹源材料和硼源材料的混合原料溶于礦化劑水溶液中，高溫高壓水熱條件下保持7?15天，之后以1?10℃/小時(shí)的降溫速率降至室溫，過程中實(shí)現(xiàn)氟代硼鈹酸鉀的自發(fā)成核結(jié)晶生長得到氟代硼鈹酸鉀非線性光學(xué)晶體；礦化劑溶液為堿金屬的氫氧化物、堿金屬的鹵化物、銨的氫氧化物或銨的鹵化物；高溫為320～450℃，高壓為200～1200個(gè)大氣壓；具有生長速度較快，成本低等優(yōu)點(diǎn)；所得KBe₂BO₃F₂非線性光學(xué)晶體較強(qiáng)的倍頻輸出，較高的光學(xué)質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶體的制備領(lǐng)域，特別涉及一種氟代硼鈹酸鉀非線性光學(xué)晶體的水熱生長制備方法。

背景技術(shù)

KBBF(KBe₂BO₃F₂)和RBBF(RbBe₂BO₃F₂)是目前僅有的兩種能通過直接倍頻的方式實(shí)現(xiàn)深紫外諧波光輸出的非線性光學(xué)晶體，其中又以KBBF的性能更為優(yōu)異，可實(shí)現(xiàn)Nd:YAG激光的六倍頻(177.3nm)輸出和鈦寶石激光的四倍頻寬調(diào)諧輸出。利用KBBF晶體和鈦寶石激光器通過和頻方式產(chǎn)生的156nm相干光是迄今為止利用非線性光學(xué)晶體相位匹配方式所獲得的最短波長的激光?；贙BBF晶體的實(shí)用化、精密化小功率mW級(jí)深紫外激光源已經(jīng)研制成功并取得了實(shí)際應(yīng)用，可用于先進(jìn)科學(xué)儀器的核心光源。但用途更為寬廣的高功率深紫外激光還很難實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)檫@兩種晶體的生長都十分困難，至今沒有取得質(zhì)的突破。由于晶體本身嚴(yán)重的層狀習(xí)性，c方向很難長厚，一般不超過4mm，這對(duì)于從原晶中切割出有用部分制備高功率激光倍頻器件造成了極大的困難，可以說KBBF(KBe₂BO₃F₂)晶體生長是制約KBBF及深紫外激光源進(jìn)一步發(fā)展的主要瓶頸因素。

KBBF為非同成分熔融物質(zhì)，除了用熔劑法(也叫助熔劑法)生長外，還可以用水熱法生長晶體。為提高KBBF晶體的生長技術(shù)水平，近年來人們除了對(duì)傳統(tǒng)的熔劑法生長工藝參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化之外，著重開展了其水熱法生長的研究。2005年，葉寧等報(bào)道了大尺寸氟硼鈹酸鉀晶體及其水熱法生長與變頻器件[參考文獻(xiàn)或專利]，2006年，胡章貴等報(bào)道了以頂部籽晶法在水熱條件下的氟硼鈹酸鉀晶體生長方法[參考文獻(xiàn)或?qū)＠鸧，無一例外，他們均采用氟硼鈹酸鉀的多晶粉末或者碎小晶體為原料，進(jìn)行大尺寸氟硼鈹酸鉀晶體的生長。而原料的制備有兩個(gè)途徑，一是用鉀源材料、鈹源材料和硼源材料預(yù)先經(jīng)過長時(shí)間的高溫固相反應(yīng)制得；二是用熔劑法預(yù)先生長出KBBF小晶體和碎晶體。這兩種方法不僅花費(fèi)時(shí)間長，而且制備困難很低。

水熱法生長的KBBF晶體雖然在厚度上相比助熔劑法有了較大的突破，但目前還存在光學(xué)質(zhì)量差、倍頻效應(yīng)低等一系列問題，無法實(shí)際應(yīng)用，有待進(jìn)一步的研究解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新的氟代硼鈹酸鉀非線性光學(xué)晶體的水熱生長制備方法，即在高溫高壓水熱條件下，直接采用按照摩爾比配比的鉀源材料、鈹源材料和硼源材料直接實(shí)現(xiàn)KBBF合成及晶體的生長，避免了要預(yù)先制備KBBF多晶料或碎小晶體，而且此種方法可得到光學(xué)質(zhì)量更好，倍頻效應(yīng)更高的氟代硼鈹酸鉀(KBBF)非線性光學(xué)晶體。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下:

本發(fā)明提供的氟代硼鈹酸鉀非線性光學(xué)晶體的水熱生長制備方法，其制備步驟如下：