[发明专利]非线性光学晶体钒酸钇钙及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于光电子材料技术领域，特别是涉及作为激光器中的非线性光学晶体。

背景技术

非线性光学晶体材料是激光技术中广泛使用的一种晶体材料，它主要用于对激光波长进行变频，扩展激光器的可调谐频率范围。目前，得到广泛应用的主要是倍频、差频、和频等技术，它通常采用一块专门的非线性光学晶体，置于激光束前面来改变激光束的输出波长。

经过几十年来各国科学家的努力，目前已发现了许多非线性光学晶体，并有一些非线性光学晶体得到了实际应用，如：KDP、KTP、LBO、BBO、LiNbO₃等，但因各种原因，尚未得到各波段均适用的非线性光学晶体，因此各国科学家仍旧在极力关注着各类新型非线性光学晶体的探索和研究。

钒酸钇钙(Ca₉Y(VO₄)₇)晶体是一种新型的非线性光学晶体材料，它具有和Ca₃(VO₄)₂相似的结构形式，我们通过研究，生长出了较大尺寸、高光学质量的Ca₉Y(VO₄)₇晶体。测试表明该晶体的二阶非线性光学系数相当于4.7倍KDP，其透光范围在360-3000nm，晶体硬度为566.1HV。而且该晶体的其它物理化学、热及机械性能均较为理想。因此，Ca₉Y(VO₄)₇晶体有望作为一种新型的非线性光学晶体材料，获得较高效率的相应的变频激光输出，从而获得实际应用。

发明内容

本发明的目的就在于研制一种新的非线性光学晶体，它具有较大的非线性光学系数，能适用于可见光和近红外光区域的变频材料。

钒酸钇钙是一种同成分熔化的化合物，因此可用提拉法来生长。我们经过实验找到了采用提拉法(Czochralski方法)生长钒酸钇钙晶体的较理想的生长条件，并生长出了高质量、较大尺寸的钒酸钇钙晶体(见实施例)。

具体的化学反应式如下：

18CaCO₃+Y₂O₃+7V₂O₅＝2Ca₉Y(VO₄)₇+18CO₂

所用的原料纯度及厂家如下：

  药品名  纯度  厂家  Y₂O₃  99.999％  中科院长春应用化学研究所  CaCO₃  99.50％  上海泗联化学试剂厂  V₂O₅  99.99％  中国医药集团上海化学试剂公司

提拉法生长钒酸钇钙晶体，其主要生长条件如下：生长是在铱金坩锅中、惰性气体(如N₂、Ar等)气氛下进行，晶体生长的参数为生长温度1360℃，提升速度为0.5～2.0毫米/小时，晶体转速为10～30转/分钟。