化合物硼酸鉛鋇和硼酸鉛鋇非線性光學(xué)晶體及制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種化合物棚酸鉛領(lǐng)和棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體及制備方法和用途， 屬于非線性光學(xué)晶體技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 非線性光學(xué)晶體是重要的光電信息功能材料之一，是光電子技術(shù)特別是激光技術(shù) 的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。使用非線性光學(xué)晶體，通過倍頻、混頻、光參量振蕩等非線性光學(xué)效應(yīng)，可 將有限的激光波長轉(zhuǎn)換成新波段的激光。利用運(yùn)種技術(shù)可W填補(bǔ)各類激光器件發(fā)射激光波 長的空白光譜區(qū)，使激光器得到更廣泛的應(yīng)用。全固態(tài)激光系統(tǒng)可W由固體激光器產(chǎn)生近 紅外激光再經(jīng)非線性光學(xué)晶體進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)，在激光技術(shù)領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景和 經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003] 新材料的制備是研究一切材料物理化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)，隨著半導(dǎo)體和激光技術(shù)的發(fā) 展和結(jié)合，全固態(tài)激光器越來越廣泛的運(yùn)用于激光醫(yī)學(xué)，光通信及集成光學(xué)等領(lǐng)域。作為電 子器件、半導(dǎo)體器件、固體激光器件W及光學(xué)儀器和儀表的關(guān)鍵材料，晶體的研究和發(fā)展一 直是材料領(lǐng)域研究的一個(gè)重要課題?，F(xiàn)在主要應(yīng)用的多數(shù)是無機(jī)材料，而棚酸鹽化合物因 其優(yōu)良的物化性能在非線性光學(xué)、自倍頻激光晶體（復(fù)合功能晶體）和發(fā)光體的基質(zhì)晶體 等光學(xué)材料領(lǐng)域很有應(yīng)用前景。
[0004]長期W來，尋找具有優(yōu)良性質(zhì)的紫外非線性光學(xué)材料一直是國內(nèi)外科學(xué)家所關(guān) 注的熱點(diǎn)。棚酸鹽晶體是重要的光電信息功能材料之一，無論在基礎(chǔ)研究還是工業(yè)技術(shù) 領(lǐng)域，棚酸鹽晶體材料都有著廣泛的應(yīng)用W1U。近幾十年來，人們在研究與探索棚酸鹽晶 體材料方面作了大量工作，取得了豐碩的研究成果，涌現(xiàn)出一批又一批性能優(yōu)良的晶體材 料。K化〇e(OH)J·2Η2(ΚΚΒ。晶體是棚酸鹽系列晶體中第一個(gè)被報(bào)導(dǎo)的化0晶體，此后，人 們又發(fā)現(xiàn)了各種各樣的棚酸鹽晶體，尤其是自非線性光學(xué)晶體^-BaB2〇4度Β0)發(fā)現(xiàn)W來， 人們對棚酸鹽體系進(jìn)行了大量的探索，相繼發(fā)現(xiàn)了一大批性能優(yōu)秀的非線性光學(xué)晶體，如： LiB3〇5(LBO)，CsB3〇5，CsLiBe〇in，KBe2度03)F2化BB巧等。
[0005]目前，國內(nèi)外科學(xué)家仍舊在極力關(guān)注著各類新型非線性光學(xué)晶體的探索和研究， 雖然現(xiàn)有的材料的晶體生長技術(shù)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(xí)性嚴(yán)重及價(jià)格昂貴等。因此，尋找和制備新的非線性光學(xué)晶體材料 仍然是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的是提供一種化合物棚酸鉛領(lǐng)和棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體及制備方法 和用途，采用固相反應(yīng)法合成化合物及助溶劑法生長晶體，操作簡單，成本低，所制晶體尺 寸大，生長周期短，包裹體少，機(jī)械硬度較大，易于切割、拋光加工和保存，應(yīng)用廣泛，解決背 景技術(shù)中存在的上述問題。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種化合物棚酸鉛領(lǐng)，該化合物的化學(xué)式為化。.98日而.。2日18〇36,分子量2075. 09。
[000引一種化合物棚酸鉛領(lǐng)的制備方法，采用固相反應(yīng)法，按摩爾比Ba:Pb:B:0=8. 02:0. 98:18:36混合均勻，研磨，放入馬弗爐中，升溫至400°C，恒溫24小時(shí)， 冷卻至室溫，得到樣品；研磨樣品，再升溫至750-850°C，恒溫48小時(shí)；恒溫期間，多次研磨 樣品，最終得到燒結(jié)完全的棚酸鉛領(lǐng)化合物單相多晶粉末。
[0009] 一種化合物棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體，該晶體化學(xué)式為Pbn.9sBas.?；V36,分子量 2075. 09,屬六方晶系，空間群做 2,晶胞參數(shù)為a= 7.2171(3)A，c= 19. 1984(17)A，Z=1， V=866. 01(9)A]。 一種化合物棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體的制備方法，采用固相反應(yīng)法合成化合物及助烙 劑法生長其晶體，具體操作按下列步驟進(jìn)行： 曰、采用固相反應(yīng)法，按摩爾比Ba:化:B: 0=8. 02:0. 98:18:36混合均勻，研磨，放入馬弗 爐中，升溫至400°C，恒溫24小時(shí)，冷卻至室溫，得到樣品；研磨樣品，再升溫至750-850°C， 恒溫48小時(shí)；恒溫期間，多次研磨樣品，最終得到燒結(jié)完全的棚酸鉛領(lǐng)化合物單相多晶粉 末； b、將步驟a制備的棚酸鉛領(lǐng)化合物單相多晶粉末，與助烙劑H3BO3或B2〇3混勻，W 30°C / h的升溫速率將其加熱至溫度850-900°C，恒溫10-20小時(shí)，得到化。.gsBas.D2Bis〇3e的混合溶 液； 或直接按摩爾比Ba:Pb:B: 0=8. 02:0. 98:18:36稱取制備棚酸鉛領(lǐng)的原料，與助烙劑體 系混勻，在溫度850-900°C，恒溫10-2化，得到化。.9sBas.n2Bis〇36的混合溶液； 上述化。.9sBas.n2Bis〇36的混合溶液簡稱混合溶液； C、將步驟b得到的混合溶液，降溫至730-850°C，再將巧晶桿快速伸入液面下，W0. 5-10°CA的速率緩慢降至650-750°C，將巧晶桿提出液面，巧晶桿上會(huì)有小晶體聚集，W 5-100°CA的速率降至室溫，獲得棚酸鉛領(lǐng)化。.9sBas.D2Bis〇36巧晶，簡稱巧晶； t在混合溶液中生長晶體：將步驟C獲得的巧晶，固定于巧晶桿上，從晶體生長爐頂部 下巧晶，先在混合溶液表面上預(yù)熱巧晶5-60分鐘，浸入液面中，使巧晶在混合溶液中進(jìn)行 回烙，恒溫5-60分鐘，快速降溫至飽和溫度700-800°C; e、再W0. 1-5°C/天的速率緩慢降溫，W5-10化pm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)巧晶桿，待晶體生長結(jié)束 后，使晶體脫離液面，Wl-l〇〇°C/小時(shí)的速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲 得尺寸為 9mmX7mmX5mm的Pb〇.gsBas.〇2Bis〇36晶體。
[0010] 所述步驟a中合成化合物棚酸鉛領(lǐng)的含領(lǐng)原料為BaO、BaC〇3、Ba(N03)2、BaC2〇4、 Ba(OH)2、Ba(C2H3化)2或Ba(肥03)2之一，含鉛的原料為Pb化含棚的為H3B化或B203。
[0011] 所述助烙劑的加入量摩爾比為棚酸鉛領(lǐng)：助烙劑=1:2 - 5。
[0012] 一種棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體的用途，棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體用于制備輸出頻 率變換的激光器。
[0013] 一種棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體的用途，棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體用于制備產(chǎn)生倍 頻諧波光輸出的激光光束，激光光束波長為l〇64nm。
[0014]一種棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體的用途，棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體用于制備紫外區(qū) 的諧波發(fā)生器，光參量與放大器件及光波導(dǎo)器件，從紅外到紫外區(qū)的光參量與放大器件。
[001引本發(fā)明所述的棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體，該晶體的化學(xué)式為化。.esBas.?；痵03e，分子 量2075. 09,屬六方晶系，空間群做2,晶胞參數(shù)為a= 7. 2171(3)A，C= 19. 1984(17)A， 2=1，V=866. 01 (9)A3,其粉末倍頻效應(yīng)達(dá)到邸P的1/3倍，具有較寬的透光范圍，透光波段 310nm-2600nm0
[0016] 本發(fā)明所述的棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體，該晶體的化學(xué)式為化。.esBas.?；痵〇3e，分子 量2075. 09,屬六方晶系，空間群做2,晶胞參數(shù)為a= 7. 2171(3)A，C= 19. 1984(17)A， 2=1，V=866. 01 (9)A3,其粉末倍頻效應(yīng)達(dá)到邸P的1/3倍，具有較寬的透光范圍，透光波段 310nm-2600nm〇
[0017] 本發(fā)明所述的化合物化。.esBas.e2Bis〇3e，采用固相反應(yīng)法按下列反應(yīng)式得到化合物 Pb〇.ggBag〇2Bi8〇36：
本發(fā)明制備的化合物棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體作為制備倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉(zhuǎn)換 器或光參量振蕩器。
[0018] 作為制備倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉(zhuǎn)換器或光參量振蕩器包含至少一束入射電磁 福射通過至少一塊非線性光學(xué)晶體后產(chǎn)生至少一束頻率不同于入射電磁福射的輸出福射 的裝置。
[0019] 本發(fā)明的積極效果是：采用固相反應(yīng)法合成化合物及助溶劑法生長晶體，該晶體 具有操作簡單，成本低，所制晶體尺寸大，生長周期短，包裹體少，機(jī)械硬度較大，易于切割、 拋光加工和保存，本發(fā)明所述的化合物棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體在倍頻轉(zhuǎn)換、光參量振蕩 器等非線性光學(xué)器件中可W得到廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明棚酸鉛領(lǐng)晶體結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明棚酸鉛領(lǐng)晶體制作的非線性光學(xué)器件的工作原理圖； 圖中：1為激光器，2為發(fā)出光束，3為化。.gsBas.c2Bis〇3e晶體，4為出射光束，5為濾波片。【具體實(shí)施方式】
[0021] W下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]-種化合物棚酸鉛領(lǐng)，該化合物的化學(xué)式為化。.9擊日8.。2日18〇36,分子量2075. 09。
[0023] -種化合物棚酸鉛領(lǐng)的制備方法，采用固相反應(yīng)法，按摩爾比 Ba:Pb:B: 0=8. 02:0. 98:18:36混合均勻，研磨，放入馬弗爐中，升溫至400°C，恒溫24小時(shí)， 冷卻至室溫，得到樣品；研磨樣品，再升溫至750-850°C，恒溫48小時(shí)；恒溫期間，多次研磨 樣品，最終得到燒結(jié)完全的棚酸鉛領(lǐng)化合物單相多晶粉末。
[0024] 一種化合物棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體，該晶體化學(xué)式為化。.9擊曰8.。化訴36,分子量 2075. 09,屬六方晶系，空間群做 2,晶胞參數(shù)為a= 7.2171(3)A，c= 19. 1984(17)A，Z=1， V=866. 01(9)A]。
[0025] 一種化合物棚酸鉛領(lǐng)非線性光學(xué)晶體的制備方法，采用固相反應(yīng)法合成化合物及 助烙劑法生長其晶體，具體操作按下列步驟進(jìn)行： 曰、采用固相反應(yīng)法，按摩爾比Ba:化:B: 0=8. 02:0. 98:18:36混合均勻，研磨，放入馬弗 爐中，升溫至400°C，恒溫