離子高溫相偏硼酸鋇晶體及其生長方法和用圖
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明設及滲Pb"離子高溫相偏棚酸領（a-BaB2〇4)晶體及其生長方法和用途，屬 于人工晶體生長技術(shù)領域和激光技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 高溫相偏棚酸領（a-BaB2〇4)晶體是一種多功能光學材料。它屬于S方晶系，晶胞 參數(shù)a=b= 0. 7235nm,C= 3. 9192nm，空間群為R-3c，為負單軸晶。a-BaB2〇4晶體有良 好的化學穩(wěn)定性，合適的硬度（莫氏硬度4. 5)，透光波段寬（從189nm到3500nm)，雙折射 率大巧32皿波長時An= 0. 14)，光損傷闊值高（不小于l.OGW/cm2)，是目前唯一在紫外 波段獲得應用的雙折射晶體（周國清，徐軍，陳杏達，陳偉，李紅軍，徐科，干福嘉，材料研究 學報，14(2000)86。）。利用a-BaB2〇4晶體可制作成各種規(guī)格的、在紫外一可見一近紅外寬 波段使用的棱鏡（如渥拉斯頓棱鏡、洛匈棱鏡、格蘭型棱鏡、薩那芒特棱鏡等）和光隔離器 件等光學器件。
[0003] 我們近期的研究結(jié)果表明；a -BaB2〇4晶體還是一種具有潛在應用價值的受激 Raman散射（SRS)晶體，其SRS活性模式的頻率在635cm-1附近，有別于常見的SRS晶體活 性振動模式頻率。因此a-BaB2〇4晶體可W做為全固態(tài)激光變頻元件，產(chǎn)生常規(guī)手段難W獲 得的、特殊波長的激光，應用于激光醫(yī)療、環(huán)境檢測、激光遙感、科學研究等諸多領域。
[0004] a-BaB2〇4晶體應用面臨的主要問題是晶體制備困難。根據(jù)梁敬魅等人的研究結(jié)果 (梁敬魅，張玉等，黃清鎮(zhèn)等，化學學報，10 (1982) 994。），a-BaB2〇4晶體穩(wěn)定存在的溫度區(qū) 間在其烙點和925°C之間。中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所和中科院上海光機所曾嘗試通過提 拉法生長a-BaB2〇4晶體（徐軍，鄧佩珍，高溫相偏棚酸領（a-BaB2〇4)晶體的生長方法，中 國專利，專利號CN1196405A。）。但是由于a-BaB2〇4晶體生長存在顯著的各向異性；平行 于C方向和垂直于C方向晶體生長速度相差懸殊。該一方面造成了晶體在C方向上難W長 厚，另一方面也給晶體生長過程控制增加了難度。另外由于a-BaB2〇4晶體不同晶向的熱膨 脹系數(shù)相差很大（平行于a軸方向a=〇.9X1(T6/k，平行于C軸方向a=36.3X10^6/ K)，因此a-BaB2〇4晶體在降溫過程中容易出現(xiàn)開裂，影響晶體的成品率和利用率。
[000引做為覺激Raman散射晶體，a -BaB204晶體應用面臨的主要問題是晶體的Raman散 射截面小。而散射截面較小的晶體要產(chǎn)生受激Raman激光，要求累浦激光的功率大、晶體在 通光方向上的尺寸大。該對累浦光源和晶體生長都提出了更高的要求。另外，相對于Raman 散射截面大的晶體，在相同的條件下，a-BaB204晶體的光一光轉(zhuǎn)化效率也較低。因此必須 采取適當?shù)拇胧﹣硖岣遖 -BaB204晶體Raman散射截面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的之一是通過滲雜Pb2+離子，使a-BaB2〇4晶體結(jié)構(gòu)在室溫下得W 穩(wěn)定，并提高了a -BaB2〇4晶體的SRS截面；本發(fā)明的第二個目的是提供滲化"離子的a-BaB2〇4晶體的生長方法，解決a-BaB2〇4晶體生長過程難W控制和晶體易出現(xiàn)開裂的問 題，提高晶體的成品率和利用率。本發(fā)明的第=個目的是提供滲化"離子的a-BaB204晶體 的應用。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下；
[000引一種滲化"離子高溫相偏棚酸領晶體，其特征在于：該晶體的化學式為 ?6恥1_占204,其中X為Pb"離子替代Ba"離子的比例，其取值范圍為0. 005蘭X蘭0. 05。
[0009] 本發(fā)明的滲化"離子高溫相偏棚酸領晶體的生長方法；可采用提拉法、泡生法和 布里奇曼法生長，所采用的生長原料的組成為化是31_占2〇4或添加過量B2〇3的化xBai_xB204， 所述過量的B2O3不超過等化學計量比化是31_占2〇4原料中B203含量的IOmol%。
[0010] 本發(fā)明的滲Pb"離子a -BaB 2〇4晶體可用于制作格蘭型棱鏡、渥拉斯頓棱鏡、薩那 芒特棱鏡和洛匈棱鏡等光束分離偏振器件，W及相位延遲和光學補償器件。
[0011] 本發(fā)明的滲Pb"離子a -BaB2〇4晶體還可用于紫外一可見一近紅外波段激光變頻； 將至少一束激光，通過至少一塊滲化"離子a -BaB2〇4晶體后，產(chǎn)生至少一束頻率不同于入 射激光頻率的新波長激光。
[0012] 本發(fā)明的有益效果：
[0013] 本發(fā)明提供的滲Pb2+離子a-BaB2〇4晶體，及其生長方法和應用，具有W下優(yōu)點： (1)通過Pb"滲雜，使得a-BaB2〇4結(jié)構(gòu)在室溫下得朗！定。似化"滲雜a-BaB2〇4晶體克 服了a-BaB2〇4晶體生長過程不易控制和晶體易開裂等問題。（3)該晶體具有良好的物化 性能，易于保存、加工，該晶體的透光波段寬、雙折射率大，是綜合性能良好的、可用于制作 光束分離、偏振、相位延遲和光學補償器件的光學晶體材料。（4)相對a-BaB2〇4,化"滲雜 a-BaB2〇4晶體的SRS截面得到了提高，有利于降低累浦激光的闊值、提高Raman激光的轉(zhuǎn)化 效率。巧)Pb2+滲雜a-BaB2〇4晶體做為SRS晶體單獨使用或者與其他變頻晶體一起使用，可 獲得多種新波長激光。（6)該晶體光損傷闊值高，不低于l.OGW/cm2;受激Raman散射（SRS) 活性振動模式的頻率特殊，在635cnT1附近。
【附圖說明】
[0014] 圖1為實施例1制備的化。.〇2Ba〇.9sB2〇4晶體。
[001引圖2為Pb0.02Ba0.9sB204晶體的雙折射率曲線。
[0016] 圖3為化。.〇2Ba〇.gsB2〇4晶體的拉曼光譜。
[0017] 圖4為渥拉斯頓棱鏡。其中，1 ;入射光；2;Pb"離子滲雜a -BaB2〇4晶體，光軸平 行于紙面；3;Pb"離子滲雜a -BaB2〇4晶體，光軸垂直于紙面；4;〇光；5 ;e光。
[001引圖5為典型的扣。.。283。.988204晶體進行拉曼變頻的示意圖。其中，6;高功率密度入 射激光；7;輸入鏡；8;輸出鏡；9郵。.。283。.988204晶體；10;拉曼激光。
【具體實施方式】