[发明专利]非线性光学晶体硼酸钠钙及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种非线性光学晶体硼酸钠钙，其特征在于，所述非线性光学晶体硼酸钠钙为单晶形态，其分子式为NaCa₄B₃O₉，属于正交晶系，分子量为359.73，单胞参数为：a=10.68004(11)?，b=11.28574(11) ?，c= 6.48521(6) ?。

2.根据权利要求1所述的非线性光学晶体硼酸钠钙，其特征在于，所述非线性光学晶体硼酸钠钙为具有厘米级尺寸的单晶。

3.如权利要求1所述非线性光学晶体硼酸钠钙的制备方法，其特征在于，该方法为：取硼酸钠钙多晶粉末或者将含摩尔比为1 : 4 : 3的Na、Ca和B的化合物原料与助熔剂混匀后，以1-30℃/h的升温速率加热形成混合熔液，其后将该混合熔液于熔融温度恒温10h以上，再迅速冷却到硼酸钠钙的结晶饱和点温度之上1-15℃，而后将装在籽晶杆上的硼酸钠钙籽晶置入混合熔液中，并持续旋转籽晶杆，同时以0.1-5℃/天的速率降温，待单晶生长到所需尺度后，将晶体提离液面，以0.1-50℃/小时的速率降至室温，获得目标产品；

所述助熔剂至少为NaF或KF与H₃BO₃或B₂O₃的组合；

且所述混合熔液中各组分的摩尔比如下：硼酸钠钙多晶粉末或含摩尔比为1 : 4 : 3的Na、Ca和B的化合物原料:NaF或KF:H₃BO₃或B₂O₃= 1:1-4:1-4；

所述含摩尔比为1 : 4 : 3的Na、Ca和B的化合物原料主要由含钠化合物、含钙化合物和含硼化合物混合形成。

4.根据权利要求3所述非线性光学晶体硼酸钠钙的制备方法，其特征在于，所述含钠化合物优选为Na₂O、NaOH、NaCl、Na₂CO₃、NaAc或NaNO₃，所述含钙化合物优选为CaO、CaCl₂、CaCO₃、Ca(Ac)₂或Ca(NO₃)₂，所述含硼化合物优选为H₃BO₃或B₂O₃。

5.根据权利要求3所述非线性光学晶体硼酸钠钙的制备方法，其特征在于，该方法中所述籽晶杆优选以5-100转/分钟的旋转速率旋转。

6.根据权利要求3所述非线性光学晶体硼酸钠钙的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a、将硼酸钠钙多晶粉末或者含摩尔比为1 : 4 : 3的Na、Ca和B的化合物原料与助熔剂混匀，以1-30℃/h的升温速率将其加热至950-1200℃，形成混合熔液，再将该混合熔液恒温10-100h，而后迅速冷却到硼酸钠钙的结晶饱和点温度之上1-15℃；

b、将装在籽晶杆上的硼酸钠钙籽晶放入步骤a所得混合熔液中，同时以5-100转/分钟的旋转速率旋转籽晶杆，再以0.1-5℃/天的速率缓慢降温；

c、待单晶生长到所需尺度后，将晶体提离液面，以0.1-50℃/小时的速率降至室温，然后缓慢从炉膛中取出，即获得目标产品。

7.根据权利要求6所述非线性光学晶体硼酸钠钙的制备方法，其特征在于，步骤b中的硼酸钠钙籽晶是按任意方向固定在籽晶杆上的，所述籽晶杆的旋转方向为单向旋转或可逆旋转。

8.根据权利要求7所述非线性光学晶体硼酸钠钙的制备方法，其特征在于，所述可逆旋转中的每个单方向旋转时间为1-10min，且每个单方向旋转停顿0.1-1min后再进行下一轮单方向旋转。

9.如权利要求1所述非线性光学晶体硼酸钠钙在制备紫外倍频发生器、上或下频率转换器和光参量振荡器中的应用。

10.一种非线性光学器件，其特征在于，它包括至少一块如权利要求1所述的非线性光学晶体硼酸钠钙，至少一束入射电磁辐射通过所述非线性光学晶体硼酸钠钙后产生至少一束频率不同于入射电磁辐射的输出辐射。