[發(fā)明專利]化合物氟硼酸鋇鈣及氟硼酸鋇鈣非線性光學晶體及其制備方法和用途

有效

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• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN113846380B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設計）人: 俞洪偉;李帥帥;吳紅萍;胡章貴
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B15/00;C30B9/12;C30B28/02;G02F1/35;G02F1/355;G02F1/37;G02F1/39
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 謝秀娟

化合物氟硼酸鋇鈣及氟硼酸鋇鈣非線性光學晶體的制備方法和其用途本發(fā)明涉及一種化合物氟硼酸鋇鈣及氟硼酸鋇鈣非線性光學晶體和其制備方法及用途，該化合物和晶體化學式均為Ba₄CaB₄O₁₀F₂，均屬單斜晶系，空間群P2₁，晶胞參數(shù)為β＝106.714(2)°，Z＝2，分子量830.68，其粉末倍頻效應約為2倍KDP(KH₂PO₄)。化合物氟硼酸鋇鈣采用固相反應法合成，氟硼酸鋇鈣非線性光學晶體采用高溫熔液法或者提拉法生長，通過該方法獲得的氟硼酸鋇鈣晶體用于制備非線性光學器件的用途。

技術領域

本發(fā)明涉及化學式為Ba₄CaB₄O₁₀F₂的化合物氟硼酸鋇鈣及氟硼酸鋇鈣非線性光學晶體，晶體的制備方法和利用該晶體制作的非線性光學器件。

背景技術

探索倍頻效應大、透過波段寬、光損傷閾值大、物化性能穩(wěn)定的新型非線性光學晶體，一直是激光變頻領域的熱點話題。目前主要非線性光學材料有：β-BaB₂O₄(BBO)晶體、LiB₃O₅(LBO)晶體、CsB₃O₅(CBO)晶體、CsLiB₆O₁₀(CLBO)晶體和KBe₂BO₃F₂(KBBF)晶體。雖然這些材料的晶體生長技術已日趨成熟，但仍存在著不足之處：如晶體易潮解、生長周期長、原料劇毒性、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。為彌補以上非線性光學晶體的不足，各國科學家仍在極力關注著各類新型非線性光學晶體的探索和研究，不僅注重晶體的光學性能和機械性能，而且越來越重視晶體的制備特性。

硼酸鹽晶體在半導體光刻、激光微加工、光化學合成領域具有重要的應用價值，其性能受到廣泛的關注。由于其帶隙較大，激光損傷閾值較高，物化性能穩(wěn)定，利于獲得較強的非線性光學效應，是新型紫外非線性光學晶體的理想選擇，而堿土金屬陽離子(Ba、Ca)引入到硼酸鹽中，沒有d-d的電子躍遷，是紫外區(qū)域透射的理想選擇。引入大的電負性的F^-能夠拓寬透過范圍，使截止邊藍移至紫外甚至深紫外區(qū)域，比如KBe₂BO₃F₂(KBBF)。因此，含F(xiàn)^-的堿金屬、堿土金屬硼酸鹽的合成將是設計大倍頻效應，應用于紫外、深紫外非線性光學材料的有效手段。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于提供化合物氟硼酸鋇鈣及氟硼酸鋇鈣非線性光學晶體，化學式均為Ba₄CaB₄O₁₀F₂。

本發(fā)明另一目的在于提供采用固相反應法合成化合物氟硼酸鋇鈣及高溫熔液法或者提拉法生長氟硼酸鋇鈣非線性光學晶體的制備方法。

本發(fā)明再一個目的是提供氟硼酸鋇鈣非線性光學器件的用途，用于制備倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉換器或光參量振蕩器。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供的化合物氟硼酸鋇鈣，其化學式為Ba₄CaB₄O₁₀F₂，其采用固相反應法按下列化學反應式制備化合物氟硼酸鋇鈣:

1)4BaCO₃+4H₃BO₃+CaF₂→Ba₄CaB₄O₁₀F₂+4CO₂↑+6H₂O↑