[发明专利]化合物钡硼氧氟和钡硼氧氟非线性光学晶体及制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种化合物钡硼氧氟和钡硼氧氟非线性光学晶体及制备方法和利用该晶体制作的非线性光学器件的用途。

背景技术

非线性光学晶体是重要的光电信息功能材料之一，是光电子技术特别是激光技术的重要物质基础。新材料的制备是研究一切材料物理化学性质的基础，随着半导体和激光技术的发展和结合，全固态激光器越来越广泛的运用于激光医学，光通信及集成光学等领域。作为电子器件、半导体器件、固体激光器件以及光学仪器和仪表的关键材料，晶体的研究和发展一直是材料领域研究的一个重要课题。现在主要应用的多数是无机材料，而硼酸盐化合物因其优良的物化性能而在非线性光学、自倍频激光晶体(复合功能晶体)和发光体的基质晶体等光学材料领域很有应用前景。

在激光技术中，直接利用激光晶体所能获得的激光波段有限，从紫外到红外光谱区，尚存有空白波段。使用非线性光学晶体，通过倍频、混频、光参量振荡等非线性光学效应，可将有限的激光波长转换成新波段的激光。利用这种技术可以填补各类激光器件发射激光波长的空白光谱区，使激光器得到更广泛的应用。全固态激光系统可以由固体激光器产生近红外激光再经非线性光学晶体进行频率转换来实现，在激光技术领域有巨大的应用前景和经济价值。

长期以来，寻找具有优良性质的紫外非线性光学材料一直是国内外科学家所关注的热点。人们在研究与探索硼酸盐晶体材料方面作了大量工作，取得了丰硕的研究成果，涌现出一批又一批性能优良的晶体材料。例如：稀土硼酸盐的热稳定性、发光特性及玻璃化特性激发了人们对其在耐高温材料、光学玻璃及发光材料中应用的研究。同时，在现有的实用非线性光学(NLO)材料中，K[B₅O₆(OH)₄]·2H₂O(KB5)，β-BaB₂O₄(BBO)，LiB₃O₅(LBO)，CsB₃O₅，CsLiB₆O₁₀，KBe₂(BO₃)F₂(KBBF)等都是人们对硼酸盐体系进行了大量的探索，相继发现了一大批性能优秀的非线性光学晶体。

目前，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，虽然现有的材料的晶体生长技术已日趋成熟，但仍存在着明显的不足之处：如晶体易潮解、生长周期长、层状生长习性严重及价格昂贵等。因此，寻找新的非线性光学晶体材料仍然是一个非常重要的工作。

发明内容

本发明目的在于，提供一种化合物钡硼氧氟，该化合物的化学式为Ba₇(BO₃)₃F₅。

本发明另一目的在于为解决全固态紫外激光系统对具有非线性光学效应的晶体材料的需要，提供一种钡硼氧氟非线性光学晶体，该晶体化学式为Ba₇(BO₃)₃F₅。

本发明又一目的在于提供一种采用固相反应法合成化合物及助溶剂法生长钡硼氧氟非线性光学晶体的制备方法。

本发明再一个目的是提供一种钡硼氧氟非线性光学晶体的用途。

本发明所述的一种化合物钡硼氧氟，其特征在于该化合物的化学式为Ba₇(BO₃)₃F₅，分子量1232.81。

所述化合物钡硼氧氟的制备方法，采用固相反应法，按摩尔比Ba∶B∶F＝7∶3∶5混合均匀，仔细研磨，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，充分研磨，再升温至600℃，恒温24小时，冷却至室温，充分研磨样品，再升温至800℃，恒温48小时，充分研磨，得到烧结完全的钡硼氧氟化合物单相多晶粉末，再对该多晶粉末进行X射线分析。

一种化合物钡硼氧氟非线性光学晶体，该晶体化学式为Ba₇(BO₃)₃F₅，分子量1232.81，属六方晶系，空间群P6₃mc，晶胞参数为Z＝2，

所述化合物钡硼氧氟非线性光学晶体的制备方法，采用固相反应法合成化合物及助熔剂法生长其晶体，具体操作按下列步骤进行：