[发明专利]钾钡钙硼氧氟化合物和钾钡钙硼氧氟非线性光学晶体及制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种钾钡钙硼氧氟化合物和钾钡钙硼氧氟非线性光学晶体的制备方法和用途，该钾钡钙硼氧氟化合物及其非线性光学晶体KBaCaB₂O₅F，分子量为337.14g/mol，不具有对称中心，属四方晶系，空间群P‑42₁m，晶胞体积为钾钡钙硼氧氟化合物采用固相反应法合成，钾钡钙硼氧氟化合物非线性光学晶体采用高温熔液法生长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，该材料可用于制造二次谐波发生器，上、下频率转换器，光参量振荡器等。

技术领域

本发明涉及化学式为KBaCaB₂O₅F的钾钡钙硼氧氟化合物和钾钡钙硼氧氟非线性光学晶体，制备方法和利用该晶体制作的非线性光学器件。

背景技术

随着光通讯、光存储、半导体光刻、激光加工等技术的发展以及紫外、深紫外基础领域研究的深入，短波长、高功率的可用光源的开发成为研究的热点，这对非线性光学晶体提出了更高的要求，因此紫外、深紫外区的非线性光学晶体就显得尤为重要。目前主要应用的非线性光学材料有：β-BaB₂O₄(β-BBO)、LiB₃O₅(LBO)、CsLiB₆O₁₀(CLBO)、CsB₃O₅(CBO)和KBe₂BO₃F₂(KBBF)晶体等。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、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。

硼酸盐晶体在半导体光刻、激光微加工、光化学合成领域具有重要的应用价值，其性能受到广泛的关注。由于其带隙较大，激光损伤阈值较高，物化性能稳定，利于获得较强的非线性光学效应，是新型紫外非线性光学晶体的理想选择。而碱和碱土金属阳离子(K、Ba、Ca)没有d-d及f-f的电子跃迁，是紫外区域透射的理想选择。此外，引入电负性最大的卤素离子F^-能够拓宽透过范围，使截止边蓝移至紫外甚至深紫外区域。因此，探索碱和碱土金属复合硼酸盐氟化物将是获得应用于紫外、深紫外非线性光学材料的有效手段。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种钾钡钙硼氧氟化合物。

本发明目的之二在于提供钾钡钙硼氧氟化合物的制备方法。

本发明目的之三在于提供一种钾钡钙硼氧氟非线性光学晶体。

本发明目的之四在于提供钾钡钙硼氧氟非线性光学晶体的制备方法。

本发明目的之五在于提供钾钡钙硼氧氟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。

本发明的目的之一是这样实现的：

本发明目的在于提供一种新型钾钡钙硼氧氟化合物，其特征在于该化合物的化学式为KBaCaB₂O₅F，分子量为337.14g/mol，不具有对称中心，属四方晶系，空间群P-42₁m，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，晶胞体积为

本发明的目的之二是这样实现的：

本发明提供的钾钡钙硼氧氟化合物，其化学式为KBaCaB₂O₅F，其采用固相反应法按下列化学反应式制备钾钡钙硼氧氟化合物：