[发明专利]利用飞秒激光在玻璃内部诱导析出取向可控的铌酸锂单晶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用飞秒激光在玻璃内部诱导析出铌酸锂单晶的制备方法，特别是可通过调节激光参数控制晶体的生长取向。诱导析出的铌酸锂单晶是目前用途最广泛的新型无机材料之一，可广泛应用于激光倍频、表面声波器件、光调制器、电光细胞、光参量振荡器、光开关等声光或光电元件。

背景技术

利用飞秒激光在玻璃内部诱导析晶并在三维空间对晶体取向进行微观设计，对于制备复合新型材料以及激光应用技术等研究领域具有十分重要的指导意义。近年来，基于飞秒激光技术，在玻璃内部可实现空间选择性诱导析晶，尤其是可通过选择合适的激光参数诱导生长单晶，使其在声光、电光以及非线性光学等领域具有巨大的研究价值。文献J.Opt.Soc.Am.B21，83-87(2004)报道了利用飞秒激光在相应的玻璃成分中，在玻璃内部分别选择性地诱导析出了β-BaB₂O₄，LiNbO₃以及Ba₂TiO₄晶体。文献Optics Express.18，8019-8024(2010)报道了利用连续激光成功在玻璃表面诱导析出铌酸锂单晶线。专利CN200410018446.3也成功利用飞秒激光在玻璃内部诱导析出功能晶体材料，但对于单晶的形成以及其生长取向的控制并未报道。最近文献Optics Express.17，23284-23289(2009)也报道了成功利用飞秒激光在玻璃内部诱导析出LaBGeO₅单晶，并且其c轴取向与激光的扫描方向一致。本专利首次利用飞秒激光在玻璃内部选择性诱导出铌酸锂单晶并对其生长取向在三维空间进行微观控制设计。

总之，利用飞秒激光在玻璃内部诱导析晶，并通过调节激光参数控制晶体结构，大小以及生长取向，对于研究激光应用技术以及新材料科学技术都具有重大的指导意义。另外，诱导析出的铌酸锂单晶可广泛应用于激光倍频、表面声波器件、光调制器、电光细胞、光参量振荡器、光开关等声光或光电元件。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用秒激光在玻璃内部诱导析出取向可控的铌酸锂单晶的制备方法。

本发明利用飞秒激光在玻璃内部诱导析出取向可控的铌酸锂单晶的制备方法如下：

按组成计算量称取各种组成材料，其成分摩尔百分比为SiO₂∶Li₂O∶Nb₂O₅＝28％-50％∶25％-40％；25％-33％。采用传统的熔融淬冷法制备，即将上述原料充分磨混均匀，置入石英坩埚或铂金坩埚中，放入高温熔炉中；在1350-1500℃下熔融1-5小时，使原料熔融成液态，并使熔料混合均匀。熔料恒温加热1-5小时后，从高温炉子中取出坩埚，并将坩埚中熔料快速倒入事先预热的模具上形成玻璃样品，将玻璃样品放入500-600℃的炉子中，缓慢降温退火12-36小时，退火后的玻璃经切割、抛光等处理，即可得到淡黄色透明的玻璃载体；最后通过将飞秒激光聚焦于玻璃内部某一点，利用软件和工作平台控制样品移动进行辐照实验。

本发明利用飞秒激光在玻璃内部诱导析出取向可控的铌酸锂单晶的方法所使用飞秒激光的参数为：

飞秒激光频率ν＝250-500千赫兹(kHZ)，脉冲波长λ＝1030纳米(nm)，聚焦物镜的数值孔径NA＝0.4-0.8，脉冲周期τ＝240-300飞秒(fs)，聚焦深度h＝100-1000微米(μm)，扫描速度V＝0-210微米每秒(μm/s)，每个脉冲的能量E＝0.5-2.5微焦(μJ)，激光偏正方向通过偏光器控制。

本发明利用飞秒激光在玻璃内部诱导析出取向可控的铌酸锂单晶具有光电、焦电、压电、光折变以及非线性特性，使其在声光、光电以及非线性光学等领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1实例1为经过HF处理后断面上的激光痕迹倾斜70度左右所拍摄的扫描电子显微镜(SEM)照片和电子背散射衍射扫描(EBSD)图

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1