[发明专利]一种紫外双折射晶体制备方法及用途

说明书

本发明涉及双折射晶体领域，尤其涉及一种新型紫外双折射晶体SrxBa2‑xMg(BO3)2的制备及用途。一种可用于紫外、深紫外波段的硼酸盐双折射晶体，所述晶体分子式为SrxBa2‑xMg(BO3)2(x＝0.05‑0.2)，属于三方晶系，空间群，晶胞参数为所述双折射晶体可用于制作光通讯器件，如光隔离器、环形器、光束位移器、光学起偏器、光学调制器、偏光棱镜和相位延迟器等。

技术领域

本发明涉及双折射晶体领域，尤其涉及一种新型紫外双折射晶体Sr_xBa_2-xMg(BO₃)₂的制备及用途。

背景技术

双折射是一束光经过晶体后分为振动方向相互垂直折射角不同的线偏振光的现象。若入射光线垂直于晶体光轴方向入射，透过晶体后方向不变的光线称为寻常光(o光)，而方向发生改变的光线称为非常光(e光)。双折射晶体是一种重要的光学功能材料，可广泛用于光通讯中的纤维光学隔离器、环行器、光束位移、格兰棱镜和偏振光学等领域。

目前已实现市场化的双折射晶体有CaCO₃、YVO₄、TiO₂、LiNbO₃、α-BBO等。CaCO₃晶体的透光范围为350-2300nm，其双折射率高达0.17(532nm)，但CaCO₃晶体主要存在于天然矿石中，人工生长困难；YVO₄晶体在633nm时的双折射率为0.22，是一种性能优良的双折射晶体，但其透光范围为400-5000nm，不能用于紫外波段；TiO₂晶体虽然双折射最大，但硬度大、加工器件难度也较大，同时其透光波段在400-5000nm，不能用于紫外波段；LiNbO₃晶体的透光波段为420-5200nm，同样不能用于紫外波段。硼酸盐晶体非常适于紫外波段特别是深紫外波段的非线性光学材料应用。Ba₂Mg(BO₃)₂是一种性能优良的碱土金属正硼酸盐双折射晶体，该晶体紫外截止边为187nm，546nm下双折射率为0.1042。但该晶体熔点高达1250℃，如此高温下熔体挥发严重，为弥补晶体生长过程中H₃BO₃的挥发损失，通常在原料合成阶段加入过量(≥5％)的H₃BO₃，而过量的H₃BO₃加剧了原料熔化及晶体生长过程中的挥发，同时挥发物凝结在籽晶杆及炉壁上，在降温过程中会掉落到熔体中形成浮晶，这给高质量晶体生长带来困难。同时高温生长对晶体生长设备要求苛刻，也增大了能源成本，提高了晶体的工业化生长的成本。为此，有必要优化生长工艺、调整技术参数降低Ba₂Mg(BO₃)₂晶体的生长温度。本发明提供了通过Sr掺杂部分取代Ba获得了一种低熔点新型双折射晶体Sr_xBa_2-xMg(BO₃)₂(x＝0.05-0.2)，并提供了该晶体的助熔剂生长方法。该晶体熔点低于Ba₂Mg(BO₃)₂晶体，同时通过工艺改进降低了晶体生长温度，节省能源损耗，同时晶体质量、双折射率及透光范围都得到提高。

发明内容

针对新型双折射晶体Ba₂Mg(BO₃)₂熔点高、挥发性强的缺陷点，通过引入Sr掺杂获得高光学质量的Sr_xBa_2-xMg(BO₃)₂(x＝0.05-0.2)晶体，同时采用助溶剂法降低晶体的生长温度以起到节约能源满足晶体工业化生长需求的目的。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：