專(zhuān)利名稱(chēng)：新型非線性光學(xué)晶體硼酸鈹鈉銫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型光電子功能材料及生長(zhǎng)方法和用途，特別是涉及一種非線性光學(xué)晶體材料及其制備方法和用途，即硼酸鈹鈉銫，其化學(xué)式為Na2CsBe6B5O15，簡(jiǎn)稱(chēng)NCBB。
背景技術(shù)：
晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)是指這樣一種效應(yīng)當(dāng)一束具有某種偏振方向的激光按一定入射方向通過(guò)一塊非線性光學(xué)晶體(如NCBB)時(shí)，該光束的頻率將發(fā)生變化。具有非線型光學(xué)效應(yīng)的晶體稱(chēng)為非線性光學(xué)晶體。利用非線性光學(xué)晶體進(jìn)行激光頻率轉(zhuǎn)換，拓寬激光波長(zhǎng)的范圍，使激光的應(yīng)用更加廣泛。尤其是硼酸鹽類(lèi)非線性光學(xué)晶體如 BaB2O4 (ΒΒ0), LiB3O5 (LB0)、KBe2BO3F2 (KBBF), Sr2Be2B2O7 (SBBO)^Ba2Be2B2O7 (ΤΒ0)、 K2Al2B2O7 (ΚΑΒΟ)、BaAl2B2O7 (BABO)等晶體以其優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)而倍受關(guān)注。在光學(xué)照相、 光刻蝕、精密儀器加工等領(lǐng)域的發(fā)展越來(lái)越需要紫外和深紫外激光相干光源，即需要性能優(yōu)異的紫外和深紫外非線性光學(xué)晶體。BBO晶體的基本結(jié)構(gòu)基元是(Β306) 3_平面基團(tuán)，這種基團(tuán)具有大的共軛π鍵，使得 BBO的紫外吸收邊在189nm左右，限制了晶體在紫外區(qū)的應(yīng)用；且大的共軛π鍵也會(huì)導(dǎo)致較大的雙折射率(Δη = 0. 12)，從而限制了它的諧波轉(zhuǎn)換效率及諧波光的質(zhì)量。LBO的基本結(jié)構(gòu)基元是將(B3O6)3-基團(tuán)中的一個(gè)B原子由三配位變成四配位從而形成(Β307) 5_基團(tuán)。它具有較大的倍頻系數(shù)，紫外吸收邊在ieonm左右，但是由于在實(shí)際晶體內(nèi)的(B307) 5_基團(tuán)互相連接，在空間中形成與ζ軸成45°的螺旋鏈而無(wú)法在晶格中平行排列，使晶體的雙折射率降得過(guò)低(Δη = 0. 04 0. 05)，從而使得它在紫外區(qū)的相位匹配范圍受到嚴(yán)重限制，使帶隙寬的優(yōu)勢(shì)未能充分發(fā)揮。KBBF的基本結(jié)構(gòu)基元是(BO3) 3_平面基團(tuán)，此基團(tuán)與(BeO3F) 5_通過(guò)共用氧原子形成了沿著ζ方向的Be2BO3平面層。由此平面層的存在，使得它的紫外吸收邊在155nm左右， 具有適中的雙折射率(Δη = 0. 07)，可以實(shí)現(xiàn)很寬的相位匹配范圍，是目前為止最優(yōu)秀的深紫外非線性光學(xué)晶體。但由于層與層之間是靠靜電吸引而不是通過(guò)價(jià)鍵相連接的，層狀習(xí)性嚴(yán)重，在ζ方向生長(zhǎng)速度很慢，生長(zhǎng)出的單晶體分層現(xiàn)象明顯，晶體不易生長(zhǎng)。SBBO的基本結(jié)構(gòu)基元也是(Β03)3_平面基團(tuán)，但它用氧取代氟離子，使得層與層之間通過(guò)氧橋相互連接，以便改進(jìn)KBBF的層狀習(xí)性，而每一層的結(jié)構(gòu)則保持基本不變。SBBO 不僅具有較大的宏觀倍頻系數(shù)，低的紫外吸收邊(165nm)，適中的雙折射率(Δη = 0. 06)， 而且徹底克服了晶體的層狀習(xí)性，解決了晶體生長(zhǎng)的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，保持出03)3_基團(tuán)的結(jié)構(gòu)條件基本不變，替換陽(yáng)離子Sr2+和Be原子，相繼研制了 ΤΒΟ、ΚΑΒΟ、BABO等一系列非線性光學(xué)晶體，它們統(tǒng)稱(chēng)為SBBO族晶體。它們克服了 KBBF單晶生長(zhǎng)的層狀習(xí)性，但這些晶體到目前為止還不能取代KBBF單晶，因?yàn)镾BBO和TBO晶體的結(jié)構(gòu)完整性不好，其宏觀性能顯示的光學(xué)均勻性非常差，目前還無(wú)法在實(shí)際器件中得到應(yīng)用。
由于KBBF晶體存在生長(zhǎng)方面的困難，而它在深紫外波段的優(yōu)異性質(zhì)又來(lái)源于 Be2BO3平面層，我們認(rèn)為可用原子或者基團(tuán)的共價(jià)鍵將上述Be2BO3平面層與層連接起來(lái)，這樣既保留了產(chǎn)生優(yōu)異性質(zhì)的Be2BO3平面層，又解決了層狀生長(zhǎng)習(xí)性的困難，從而形成全新的陰離子骨架，然后以堿金屬或堿土金屬離子作為陽(yáng)離子，得到新的化合物，開(kāi)拓深紫外非線性光學(xué)晶體的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)固相合成，晶體生長(zhǎng)，單晶結(jié)構(gòu)測(cè)定，證實(shí)了這種設(shè)想是可能的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種硼酸鈹鈉銫化合物，其化學(xué)式為Na2CsBe6B5O15t5本發(fā)明的另一目的在于提供一種硼酸鈹鈉銫化合物制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體，其化學(xué)式為 Na2CsBe6B5O150本發(fā)明的再一目的在于提供一種硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的生長(zhǎng)方法。本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
1. 一種化合物硼酸鈹鈉銫，其特征在于其化學(xué)式為Na2CsBe6B5O15，簡(jiǎn)稱(chēng)NCBB，屬于單斜晶系，空間群為 P2:，晶胞參數(shù)為 a = 13.885 A，b = 4.4332 A，c = 10.874 Α, α = y = 90 °，β = 103.141。，ζ = 2，單胞體積為 V = 651.8 A3。2. 一種項(xiàng)1所述的硼酸鈹鈉銫化合物的制備方法，其特征在于將含Na、Cs、Be和 B的化合物原料按其摩爾比為Na =Cs =Be =B = 2:1 :6 :5的比例均勻混合研磨后，緩慢升溫 400 500°C后，預(yù)燒1 5小時(shí)；冷卻至室溫，取出研磨；然后在650 750°C下燒結(jié)12 20小時(shí)，冷卻至室溫即可獲得硼酸鈹鈉銫化合物；所述的含Na化合物原料為含鈉的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽，所述的含Cs化合物原料為含銫的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽，所述的含Be化合物原料為BeO，所述的含B化合物原料為H3BO3或化03。3. 一種項(xiàng)1所述的化合物硼酸鈹鈉銫的非線性光學(xué)晶體。4. 一種項(xiàng)3所述的硼酸鈹鈉銫的非線性光學(xué)晶體的生長(zhǎng)方法，采用熔鹽法生長(zhǎng)， 其特征在于采用Na2O-Cs2O-B2O3助熔劑體系，將含Na、Cs、Be和B的化合物原料按其摩爾比為Na =Cs =Be =B = 1 4 :1 4 :2 :5 15混合均勻，升溫950 1050°C至原料完全熔化，恒溫1 20小時(shí)后，迅速降溫至飽和溫度以上5 10°C，然后按每日1 5°C的速率降溫至600°C，待樣品冷卻至室溫后，用稀硝酸和水洗去助熔劑，即獲得本發(fā)明硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體；采用的化合物原料為含Na的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽、含Cs的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽、BeO和H3BO3 或 I^2O3。5. 一種項(xiàng)3所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的生長(zhǎng)方法，采用熔鹽法生長(zhǎng)， 其特征在于采用Na2O-Cs2O-B2O3-MF助熔劑體系，其中M為Na或Cs ；將原料按比例混合均勻，升溫950 1050°C至原料完全熔化，恒溫1 20小時(shí)后，迅速降溫至飽和溫度以上 5 10°C，將籽晶固定在籽晶桿的下端與熔體液面接觸開(kāi)始晶體生長(zhǎng)，籽晶桿的旋轉(zhuǎn)速度為10 20轉(zhuǎn)/分，降溫至飽和溫度，然后按1 5°C /天的速率緩慢降溫，降溫結(jié)束后將晶體提離液面，以10 30°C /小時(shí)的速率降至室溫，獲得本發(fā)明的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體；采用的化合物原料為含Na的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽、 含Cs的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽、BeO和H3BO3或化03。6. 一種項(xiàng)5所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在M為 Na時(shí)，項(xiàng)5所述的原料與含NaF的助熔劑的摩爾比為=Na2CO3 =Cs2CO3 =BeO =B2O3 =NaF = 1 4 :1 4 :4 :5 15 0. 5 1。7. 一種項(xiàng)5所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在M為 Cs時(shí)，項(xiàng)5所述的原料與含CsF的助熔劑的摩爾比為=Na2CO3 =Cs2CO3 =BeO =B2O3 =CsF = 1 4 :1 4 :4 :5 15 0. 5 1。8. 一種項(xiàng)3所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于該非線性光學(xué)晶體用于激光器激光輸出的頻率變換。9. 一種項(xiàng)8所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于該晶體用于對(duì)波長(zhǎng)為1. 064 μ m的激光光束產(chǎn)生2倍頻，3倍頻，4倍頻，5倍頻的諧波光輸出。10. 一種項(xiàng)8所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于該晶體用于產(chǎn)生波長(zhǎng)低于200nm的諧波光輸出。11. 一種項(xiàng)8所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于所述的諧波發(fā)生器為用于紫外區(qū)的諧波發(fā)生器，光參量與放大器件及光波導(dǎo)器件。12. 一種項(xiàng)8所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于所述的諧波發(fā)生器為從紅外到紫外區(qū)的光參量與放大器件。本發(fā)明的效果在于提供了一種化學(xué)式為Na2CsBe6B5O15的化合物，該化合物的非線性光學(xué)晶體及其制備方法和用途。使用粉末倍頻測(cè)試方法測(cè)量了 NCBB的相位匹配能力，其粉末倍頻效應(yīng)為L(zhǎng)B3O5 (LBO)的0.55倍。它的紫外吸收邊短于190nm。NCBB晶體能夠?qū)崿F(xiàn)Nd:YAG(X = 1.064 μ m)的2倍頻，并且，可以預(yù)測(cè)NCBB能夠用于Nd: YAG的3倍頻、4 倍頻、5倍頻的諧波發(fā)生器，甚至用于產(chǎn)生比200nm更短的諧波光輸出。另外，NCBB單晶無(wú)色透明，為非同成分熔融化合物，熔點(diǎn)約855°C，在空氣中不潮解，不溶于稀酸，化學(xué)穩(wěn)定性好。所以可以預(yù)見(jiàn)，NCBB將在各種非線性光學(xué)領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用，并將開(kāi)拓深紫外波段的非線性光學(xué)應(yīng)用。


圖1是NCBB晶體作為倍頻晶體應(yīng)用時(shí)非線性光學(xué)效應(yīng)的典型示意圖，其中1是激光器，2是入射激光束，3是經(jīng)晶體后處理及光學(xué)加工的NCBB單晶體，4是所產(chǎn)生的出射激光束，5是濾波片。圖2是NCBB晶體結(jié)構(gòu)示意圖，其中a是表示Na、Cs、B、Be、0沿b方向的投影圖，b 是表示Na、Cs、B、Be、0沿ac平面的投影圖，c表示晶體結(jié)構(gòu)中鈹硼氧Be2BO3平面結(jié)構(gòu)層。圖3是NCBB的χ射線衍射圖譜，其中a是固相合成NCBB粉末樣品的衍射圖，b是 NCBB單晶研磨成粉末后的衍射圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
采用高溫固相反應(yīng)合成化合物Na2CsBe6B5O15
6所用原料=Na2CO31. 0599 克(0. Olmol)
Cs2CO31. 6292 克(0. 005mol)
BeO1. 5007 克(0. 06mol)
B2O31. 7405 克(0. 025mol)
其化學(xué)反應(yīng)方程式為
2Na2C03 + Cs2CO3 + 12Be0 + 5B203 = 2Na2CsBe6B5015 + 3C02 個(gè)具體操作步驟如下在操作箱內(nèi)將上述原料按上述劑量稱(chēng)好后，放入研缽中混合均勻并仔細(xì)研磨，然后裝入Φ30Χ30πιπι的鉬坩鍋中，用藥匙將其壓緊加蓋，放入馬弗爐中(馬弗爐置于通風(fēng)櫥內(nèi)，通風(fēng)櫥排氣口通過(guò)水箱排氣)，緩慢升溫至500°C并恒溫預(yù)燒3小時(shí)，開(kāi)始升溫速率一定要緩慢，防治因分解造成配比的變化，使固相反應(yīng)充分進(jìn)行。冷卻后取出坩鍋，此時(shí)樣品較疏松。接著取出樣品在操作箱內(nèi)重新研磨均勻，再置于坩鍋中壓緊加蓋，在馬弗爐內(nèi)于750°C下燒結(jié)20小時(shí)，冷卻后取出，這時(shí)樣品結(jié)成一塊，將樣品放入研缽中搗碎研磨即得產(chǎn)品。對(duì)該產(chǎn)物進(jìn)行X射線分析，所得譜圖(圖3a)與NCBB單晶研磨成粉末后的 X射線圖(圖3b)是一致的。實(shí)施例2
采用高溫固相反應(yīng)合成化合物Na2CsBe6B5O15 所用原料=Na2CO31. 0599 克(0. Olmol)
Cs2CO31. 6292 克(0. 005mol)
BeO1. 5007 克(0. 06mol)
H3BO33. 0915 克(0. 05mol)
其化學(xué)反應(yīng)方程式為
2Na2C03 + Cs2CO3 + 12Be0 + IOH3BO3 = 2Na2CsBe6B5015 + 3C02 個(gè) + 15H20 個(gè)具體操作步驟如下在操作箱內(nèi)將上述原料按上述劑量稱(chēng)好后，放入研缽中混合均勻并仔細(xì)研磨，然后裝入Φ30Χ30πιπι的鉬坩鍋中，用藥匙將其壓緊加蓋，放入馬弗爐中(馬弗爐置于通風(fēng)櫥內(nèi)，通風(fēng)櫥排氣口通過(guò)水箱排氣)，緩慢升溫至500°C并恒溫預(yù)燒3小時(shí)，開(kāi)始升溫速率一定要緩慢，防治因分解造成配比的變化，使固相反應(yīng)充分進(jìn)行。冷卻后取出坩鍋，此時(shí)樣品較疏松。接著取出樣品在操作箱內(nèi)重新研磨均勻，再置于坩鍋中壓緊加蓋，在馬弗爐內(nèi)于750°C下燒結(jié)20小時(shí)，冷卻后取出，這時(shí)樣品結(jié)成一塊，將樣品放入研缽中搗碎研磨即得產(chǎn)品。對(duì)該產(chǎn)物進(jìn)行X射線分析，所得譜圖(圖3a)與NCBB單晶研磨成粉末后的 X射線圖(圖3b)是一致的。實(shí)施例3
采用熔鹽法生長(zhǎng)晶體Na2CsBe6B5O15
晶體生長(zhǎng)裝置為自制的電阻絲加熱爐，控溫設(shè)備為908PHK20型可編程自動(dòng)控溫儀。選用Na2O-Cs2O-B2O3做助熔劑，自發(fā)成核得到晶體。所用原料Na2CO321. 198 克(0. 2mol) Cs2CO3 97. 749 克(0. 3mol)
BeO10. 004 克(0. 4mol)
B2O362. 658 克(0. 9mol)
具體操作步驟如下將上述原料按上述劑量稱(chēng)好，混合均勻后裝入Φ60Χ60πιπι的鉬坩鍋中，置于自制生長(zhǎng)爐內(nèi)，升溫1000°c至原料完全熔化，恒溫10小時(shí)后，迅速降溫至飽和溫度以上5 10°C，然后按每日3°C的速率降溫至600°C，關(guān)閉爐子。待樣品冷卻后，用稀硝酸和水洗去助熔劑，即獲得透明的NCBB單晶。實(shí)施例4
采用熔鹽法生長(zhǎng)晶體Na2CsBe6B5O15
晶體生長(zhǎng)裝置為自制的電阻絲加熱爐，控溫設(shè)備為908PHK20型可編程自動(dòng)控溫儀。選用Na2O-Cs2O-B2O3-NaF做助熔劑，將實(shí)例3得到的晶體進(jìn)行定向切割成所設(shè)計(jì)的籽晶。所用原料Na2CO321. 198 克(0. 2mol)
Cs2CO397. 749 克(0. 3mol)
BeO10. 004 克(0. 4mol)
B2O362. 658 克(0. 9mol) NaF 2. 100 克(0. 05mol)
具體操作步驟如下將上述原料按上述劑量稱(chēng)好，混合均勻后裝入Φ60Χ60πιπι的鉬坩鍋中，置于自制生長(zhǎng)爐內(nèi)，升溫1000°C至原料完全熔化，恒溫10小時(shí)后，迅速降溫至飽和溫度以上5 10°C，將籽晶固定在籽晶桿的下端，從爐頂部的小孔導(dǎo)入坩堝，使籽晶與熔體液面接觸開(kāi)始晶體生長(zhǎng)。籽晶桿的旋轉(zhuǎn)速度為15轉(zhuǎn)/分，降溫至飽和溫度，然后按1°C /天的速率緩慢降溫。降溫結(jié)束后將晶體提離液面，以20°C /小時(shí)的速率降至室溫，即獲得較大尺寸的NCBB單晶。實(shí)施例5
采用熔鹽法生長(zhǎng)晶體Na2CsBe6B5O15
晶體生長(zhǎng)裝置為自制的電阻絲加熱爐，控溫設(shè)備為908PHK20型可編程自動(dòng)控溫儀。選用Na2O-Cs2O-B2O3-CsF做助熔劑，將實(shí)例3得到的晶體進(jìn)行定向切割成所設(shè)計(jì)的籽晶。所用原料Na2CO321. 198 克(0. 2mol)
Cs2CO397. 749 克(0. 3mol)
BeO10. 004 克(0. 4mol)
B2O362. 658 克(0. 9mol)
CsF7. 595 克(0. 05mol)
具體操作步驟如下將上述原料按上述劑量稱(chēng)好，混合均勻后裝入Φ60Χ60πιπι的鉬坩鍋中，置于自制生長(zhǎng)爐內(nèi)，升溫1000°C至原料完全熔化，恒溫10小時(shí)后，迅速降溫至飽和溫度以上5 10°C，將籽晶固定在籽晶桿的下端，從爐頂部的小孔導(dǎo)入坩堝，使籽晶與熔體液面接觸開(kāi)始晶體生長(zhǎng)。籽晶桿的旋轉(zhuǎn)速度為15轉(zhuǎn)/分，降溫至飽和溫度，然后按1°C /天的速率緩慢降溫。降溫結(jié)束后將晶體提離液面，以20°C /小時(shí)的速率降至室溫，即獲得較大尺寸的NCBB單晶。
實(shí)施例6
將實(shí)例4得到的晶體，加工切割，定向，拋光后置于圖1所示裝置中的3的位置，在室溫下，用調(diào)Q Nd:YAG激光做輸入光源，入射波長(zhǎng)為1064nm，觀察到明顯的532nm倍頻綠光輸出，輸出強(qiáng)度約為同等條件LBO的0. 55倍。
權(quán)利要求
1.一種化合物硼酸鈹鈉銫，其特征在于其化學(xué)式為Na2CsBe6B5O15,簡(jiǎn)稱(chēng)NCBB，屬于單斜晶系，空間群為 C2，晶胞參數(shù)為 a = 13.885 A，b = 4.4332 Lc = 10.874 Α, α = y = 90 °，β = 103.141。，ζ = 2，單胞體積為 V = 651.8 A30
2.—種權(quán)利要求1所述的硼酸鈹鈉銫化合物的制備方法，其特征在于將含Na、Cs、 Be和B的化合物原料按其摩爾比為Na =Cs =Be =B = 2:1 6 5的比例均勻混合研磨后，緩慢升溫400 500°C后，預(yù)燒1 5小時(shí)；冷卻至室溫，取出研磨；然后在650 750°C下燒結(jié)12 20小時(shí)，冷卻至室溫即可獲得硼酸鈹鈉銫化合物；所述的含Na化合物原料為含鈉的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽，所述的含Cs化合物原料為含銫的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽，所述的含Be化合物原料為 BeO,所述的含B化合物原料為H3BO3或化03。
3.—種權(quán)利要求1所述的化合物硼酸鈹鈉銫的非線性光學(xué)晶體。
4.一種權(quán)利要求3所述的硼酸鈹鈉銫的非線性光學(xué)晶體的生長(zhǎng)方法，采用熔鹽法生長(zhǎng)，其特征在于采用Na2O-Cs2O-B2O3助熔劑體系，將含Na、Cs、Be和B的化合物原料按其摩爾比為Na =Cs =Be =B = 1 4 :1 4 :2 :5 15混合均勻，升溫950 1050°C至原料完全熔化，恒溫1 20小時(shí)后，迅速降溫至飽和溫度以上5 10°C，然后按每日1 5°C的速率降溫至600°C，待樣品冷卻至室溫后，用稀硝酸和水洗去助熔劑，即獲得本發(fā)明低溫相硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體；采用的化合物原料為含Na的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽、含Cs的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽、 BeO 和 H3BO3 或&03。
5.一種權(quán)利要求3所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的生長(zhǎng)方法，采用熔鹽法生長(zhǎng)， 其特征在于采用Na2O-Cs2O-B2O3-MF助熔劑體系，其中M為Na或Cs ；將原料按比例混合均勻，升溫950 1050°C至原料完全熔化，恒溫1 20小時(shí)后，迅速降溫至飽和溫度以上 5 10°C，將籽晶固定在籽晶桿的下端與熔體液面接觸開(kāi)始晶體生長(zhǎng)，籽晶桿的旋轉(zhuǎn)速度為10 20轉(zhuǎn)/分，降溫至飽和溫度，然后按1 5°C /天的速率緩慢降溫，降溫結(jié)束后將晶體提離液面，以10 30°C /小時(shí)的速率降至室溫，獲得本發(fā)明的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體；采用的化合物原料為含Na的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽、 含Cs的氧化物或氫氧化物或碳酸鹽或硝酸鹽或草酸鹽或硼酸鹽、BeO和H3BO3或化03。
6.一種權(quán)利要求5所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在M為 Na時(shí)，權(quán)利要求5所述的原料與含NaF的助熔劑的摩爾比為=Na2CO3 =Cs2CO3 =BeO =B2O3 =NaF =1 4 :1 4 :4 :5 15 :0· 5 1。
7.—種權(quán)利要求5所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在M為 Cs時(shí)，權(quán)利要求5所述的原料與含CsF的助熔劑的摩爾比為=Na2CO3 =Cs2CO3 =BeO =B2O3 =CsF =1 4 :1 4 :4 :5 15 :0· 5 1。
8.—種權(quán)利要求3所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于該非線性光學(xué)晶體用于激光器激光輸出的頻率變換。
9.一種權(quán)利要求8所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于該晶體用于對(duì)波長(zhǎng)為1. 064 μ m的激光光束產(chǎn)生2倍頻，3倍頻，4倍頻，5倍頻的諧波光輸出。
10.一種權(quán)利要求8所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于該晶體用于產(chǎn)生波長(zhǎng)低于200nm的諧波光輸出。
11.一種權(quán)利要求8所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于所述的諧波發(fā)生器為用于紫外區(qū)的諧波發(fā)生器，光參量與放大器件及光波導(dǎo)器件。
12.一種權(quán)利要求8所述的硼酸鈹鈉銫非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于所述的諧波發(fā)生器為從紅外到紫外區(qū)的光參量與放大器件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型非線性光學(xué)晶體硼酸鈹鈉銫，其化學(xué)式為Na2CsBe6B5O15，簡(jiǎn)稱(chēng)NCBB。其晶體結(jié)構(gòu)屬于單斜晶系，空間群為C2，晶胞參數(shù)為a=13.885 ，b=4.4332 ，c=10.874 ，α=γ=90°，β=103.141°，z=2，單胞體積為V=651.8 3。采用固相合成方法在高溫下燒結(jié)獲得NCBB化合物。使用熔鹽法，以Na2O-Cs2O-B2O3或者Na2O-Cs2O-B2O3-MF(M=Na或Cs)做助熔劑可以成功生長(zhǎng)出單晶體。Na2CsBe6B5O15的倍頻效應(yīng)是LiB3O5(LBO)的0.55倍，它的紫外吸收邊短于190nm，不溶于稀酸，化學(xué)穩(wěn)定性好，可在各種非線性光學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，并將開(kāi)拓深紫外波段的非線性光學(xué)應(yīng)用。
文檔編號(hào)G02F1/355GK102352533SQ20111034784
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者葉寧, 王時(shí)超 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所