[發明專利]堿式硼酸鋅非線性光學晶體及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201910504708.3
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110129877B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 潘世烈;王雪飛;張方方
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: C30B7/10
• 分類號: C30B7/10;C30B29/10;G02F1/35;G02F1/355;G02F1/37;G02F1/39
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所(普通合伙) 65106
• 代理人: 張莉

本發明涉及一種堿式硼酸鋅非線性光學晶體及制備方法和用途，該晶體分子式為：Zn₂BO₄H，分子量為206.56，屬于單斜晶系，空間群為P2₁，單胞參數為a=5.730(7)?，b=4.952(4)?，c=6.881(6)?,β=99.09(5)°，Z=2，透光波段紫外吸收截止邊在220 nm，采用封袋水熱法制備堿式硼酸鋅非線性光學晶體，該方法制備簡單，生長周期短，所使用的起始原料無毒性，制備的堿式硼酸鋅非線性光學晶體作為制備非線性光學器件，包括制作倍頻發生器、上或下頻率轉換器和光參量振蕩器。所述的用堿式硼酸鋅非線性光學晶體制作的非線性器件包含將透過至少一束入射基波光產生至少一束頻率不同于入射光的相干光。

技術領域

本發明涉及化學式為Zn₂BO₄H的堿式硼酸鋅非線性光學晶體及制備方法和利用該單晶制作的光學器件。

背景技術

激光是一種方向性好，強度高的相干單色光源，廣泛應用于軍事、工業、醫療和科研的各個領域。受到激光晶體中激活離子種類的局限，固體激光器輸出的激光波長大多集中在可見和近紅外區。所以利用非線性光學晶體進行變頻以獲得寬調諧的各種激光光源已成為激光技術發展的前沿課題。在現代激光技術中，利用晶體的倍頻效應、混頻效應、可調諧光參量振蕩和放大作用，可產生強的可調諧相干光輸出。因此，人們正在利用這種途徑來填補各類激光器件發射波長的空白光譜區。

在大量已經廣泛應用的非線性光學晶體中，硼酸鹽占有絕對的市場，而且對硼酸鹽結構、性質和機理的研究也已進入到成熟階段。目前主要非線性光學材料有：β-BBO(β-BaB₂O₄)晶體、LBO(LiB₃O₅)晶體、CBO(CsB₃O₅)晶體、CLBO(CsLiB₆O₁₀)晶體和KBBF(KBe₂BO₃F₂)晶體。雖然這些材料的單晶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，尋找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。

雖然化合物Zn₂BO₄H在1992年和2003年進行過報道(如中國專利Nos.92113403.7；Zhen-Tao Yu etc.,J.Mater.Chem.2003,13,2227-2233等)，但是這些報道未涉及到Zn₂BO₄H單晶的線性光學和非線性光學性能的測試研究以及其在非線性光學方面的應用。要測試一種晶體的基本物理性能(包括非線性光學性能)需要生長其單晶，至今尚未見到有關制備大小足以供物性測試用的Zn₂BO₄H單晶的報道，更無法在市場上購到該晶體，另外也沒有關于Zn₂BO₄H單晶非線性光學性能測試結果的報告或將Zn₂BO₄H單晶用于制作非線性光學器件的報道。

發明內容

本發明的目的是，提供一種堿式硼酸鋅非線性光學晶體，其分子式為Zn₂BO₄H，分子量為206.56，屬于單斜晶系，空間群為P2₁，單胞參數為β＝99.09(5)°，Z＝2，透光波段紫外吸收截止邊在200-220nm，其倍頻效應為KDP(KH₂PO₄)的1.5倍。

本發明的另一目的是提供一種堿式硼酸鋅非線性光學晶體的制備方法，利用用封袋水熱法制備堿式硼酸鋅非線性光學晶體。

本發明的又一目的是提供堿式硼酸鋅非線性光學晶體的性能分析。