[发明专利]化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体和其制备方法及用途

说明书

本发明涉及一种化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体和其制备方法及用途，该化合物和晶体化学式均为BaYBO₄，晶体属六方晶系，空间群晶胞参数Z＝3，分子量301.06，其晶体倍频效应约为3倍KDP(KH₂PO₄)。化合物硼酸钡钇采用固相反应法合成，硼酸钡钇非线性光学晶体采用高温熔液法或者提拉法生长该晶体，该晶体制备方法简单，成本低，且制得的晶体机械硬度大，易于切割、抛光加工和保存，通过该方法获得的硼酸钡钇晶体作为非线性光学倍频器件应用。

技术领域

本发明涉及化学式为BaYBO₄的化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体，晶体的制备方法和利用该晶体制作的非线性光学器件。

背景技术

探索倍频效应大、透过波段宽、光损伤阈值大、物化性能稳定的新型非线性光学晶体，一直是激光变频领域的热点话题。目前主要非线性光学材料有：β-BaB₂O₄(BBO)晶体、LiB₃O₅(LBO)晶体、CsB₃O₅(CBO)晶体、CsLiB₆O₁₀(CLBO)晶体和KBe₂BO₃F₂(KBBF)晶体。虽然这些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而艰巨的工作。为弥补以上非线性光学晶体的不足，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，不仅注重晶体的光学性能和机械性能，而且越来越重视晶体的制备特性。

硼酸盐具有丰富的化学结构、宽的透光范围，好的化学稳定性和热学稳定性。硼酸盐具有非常有趣的结构化学和在光学材料方面的应用，如：激光晶体材料、发光基质材料、激光倍频材料、双折射率材料，及紫外透光材料等。因此，新的硼酸盐结构合成对于硼酸盐化合物的结构化学和硼酸盐光学材料的发展具有重要的研究意义。碱金属或碱土金属(Ba)的引入可以有效地增大化合物的带隙。一些稀土离子(Y³⁺)它们具有闭壳层电子构型和半满的4f轨道，这种电子构型有利于遏制外层轨道的d-d和f-f电子跃迁，因此有利于截止边的蓝移，有利于拓宽晶体的透过范围。因此，稀土硼酸盐的合成将是设计优异非线性光学材料的有效手段。

发明内容

本发明目的在于提供化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体，化学式均为BaYBO₄。

本发明另一目的在于提供采用固相反应法合成化合物硼酸钡钇及高温熔液法或者提拉法生长硼酸钡钇非线性光学晶体的制备方法。

本发明再一个目的是提供硼酸钡钇非线性光学器件的用途，用于制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器。

本发明的技术方案如下：

本发明提供硼酸钡钇化合物，其化学式为BaYBO₄，其采用固相反应法按下列化学反应式制备硼酸钡钇化合物:

1)2BaCO₃+Y₂O₃+2H₃BO₃→2BaYBO₄+2CO₂↑+3H₂O↑

2)2Ba(NO₃)₂+Y₂O₃+2H₃BO₃→2BaYBO₄+4NO₂↑+3H₂O↑+O₂↑