專利名稱：化合物鋇硼氧氟和鋇硼氧氟非線性光學晶體及制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化合物鋇硼氧氟和鋇硼氧氟非線性光學晶體及制備方法和利用該晶體制作的非線性光學器件的用途。
背景技術：
非線性光學晶體是重要的光電信息功能材料之一，是光電子技術特別是激光技術的重要物質基礎。新材料的制備是研究一切材料物理化學性質的基礎，隨著半導體和激光技術的發(fā)展和結合，全固態(tài)激光器越來越廣泛的運用于激光醫(yī)學，光通信及集成光學等領域。作為電子器件、半導體器件、固體激光器件以及光學儀器和儀表的關鍵材料，晶體的研究和發(fā)展一直是材料領域研究的一個重要課題?，F(xiàn)在主要應用的多數(shù)是無機材料，而硼酸鹽化合物因其優(yōu)良的物化性能而在非線性光學、自倍頻激光晶體(復合功能晶體)和發(fā)光體的基質晶體等光學材料領域很有應用前景。在激光技術中，直接利用激光晶體所能獲得的激光波段有限，從紫外到紅外光譜區(qū)，尚存有空白波段。使用非線性光學晶體，通過倍頻、混頻、光參量振蕩等非線性光學效應，可將有限的激光波長轉換成新波段的激光。利用這種技術可以填補各類激光器件發(fā)射激光波長的空白光譜區(qū)，使激光器得到更廣泛的應用。全固態(tài)激光系統(tǒng)可以由固體激光器產生近紅外激光再經非線性光學晶體進行頻率轉換來實現(xiàn)，在激光技術領域有巨大的應用前景和經濟價值。長期以來，尋找具有優(yōu)良性質的紫外非線性光學材料一直是國內外科學家所關注的熱點。人們在研究與探索硼酸鹽晶體材料方面作了大量工作，取得了豐碩的研究成果，涌現(xiàn)出一批又一批性能優(yōu)良的晶體材料。例如:稀土硼酸鹽的熱穩(wěn)定性、發(fā)光特性及玻璃化特性激發(fā)了人們對其在耐高溫材料、光學玻璃及發(fā)光材料中應用的研究。同時，在現(xiàn)有的實用非線性光學(NLO)材料中，K [B5O6 (OH)4].2Η20(ΚΒ5)，β-BaB2O4 (BBO)，LiB3O5 (LBO)，CsB3O5,CsLiB6O10, KBe2(BO3)F2(KBBF)等都是人們對硼酸鹽體系進行了大量的探索，相繼發(fā)現(xiàn)了一大批性能優(yōu)秀的非線性光學晶體。目前，各國科學家仍舊在極力關注著各類新型非線性光學晶體的探索和研究，雖然現(xiàn)有的材料的晶體生長技術已日趨成熟，但仍存在著明顯的不足之處:如晶體易潮解、生長周期長、層狀生長習性嚴重及價格昂貴等。因此，尋找新的非線性光學晶體材料仍然是一個非常重要的工作。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于，提供一種化合物鋇硼氧氟，該化合物的化學式為Ba7(BO3)3F515本發(fā)明另一目的在于為解決全固態(tài)紫外激光系統(tǒng)對具有非線性光學效應的晶體材料的需要，提供一種鋇硼氧氟非線性光學晶體 ，該晶體化學式為Ba7(BO3)3F5。本發(fā)明又一目的在于提供一種采用固相反應法合成化合物及助溶劑法生長鋇硼氧氟非線性光學晶體的制備方法。本發(fā)明再一個目的是提供一種鋇硼氧氟非線性光學晶體的用途。本發(fā)明所述的一種化合物鋇硼氧氟，其特征在于該化合物的化學式為Ba7 (BO3)3F5，分子量 1232.81。所述化合物鋇硼氧氟的制備方法，采用固相反應法，按摩爾比Ba: B: F =7:3: 5混合均勻，仔細研磨，放入馬弗爐中，升溫至400°C，恒溫24小時，冷卻至室溫，充分研磨，再升溫至600°C，恒溫24小時，冷卻至室溫，充分研磨樣品，再升溫至800°C，恒溫48小時，充分研磨，得到燒結完全的鋇硼氧氟化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進行X射線分析。一種化合物鋇硼氧氟非線性光學晶體，該晶體化學式為Ba7(BO3)3F5,分子量1232.81，屬六方 晶系，空間群P63mc，晶胞參數(shù)為a = 11.1562(15) A,c= 7.2415(14) A，z = 2，v=780.5(2) A3。所述化合物鋇硼氧氟非線性光學晶體的制備方法，采用固相反應法合成化合物及助熔劑法生長其晶體，具體操作按下列步驟進行:a、采用固相反應法,按摩爾比Ba: B: F = 7: 3: 5混合均勻,仔細研磨,放入馬弗爐中，升溫至400°C，恒溫24小時，冷卻至室溫，充分研磨，再升溫至600°C，恒溫24小時，冷卻至室溫，充分研磨樣品，再升溫至800°C，恒溫48小時，充分研磨，得到燒結完全的鋇硼氧氟化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進行X射線分析；b、將步驟a制備的鋇硼氧氟化合物與助熔劑H3BO3或B2O3混勻，以30°C /h的升溫速率將其加熱至溫度880-930°C，恒溫10-20小時，得到Ba7(BO3)3F5的混合熔液；或直接按摩爾比稱取制備鋇硼氧氟的原料，與助熔劑體系混勻，在溫度880-930°C，恒溫 10-20h，得到 Ba7(BO3)3F5 的混合熔液；C、將步驟b熔液降溫至790_870°C，再將籽晶桿快速伸入液面下，以0.5-10°C /h的速率緩慢降至750-850°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有小晶體聚集，以5-100°C /h的速率降至室溫，獲得鋇硼氧氟Ba7 (BO3) 3F5籽晶；d、在化合物熔液中生長晶體:將將步驟c獲得的Ba7 (BO3) 3F5籽晶固定于籽晶桿上從晶體生長爐頂部下籽晶，先在混合熔液表面上預熱籽晶5-60分鐘，浸入液面中，使籽晶在混合熔液中進行回熔，恒溫5-60分鐘，快速降溫至飽和溫度775-865°C ；e、再以0.1-5°C /天的速率緩慢降溫，以5_100rpm的轉速旋轉籽晶桿，待晶體生長結束后，使晶體脫離液面，以1-100°C /小時的速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，SP可獲得尺寸為1OmmX 1OmmX 5mm的Ba7 (BO3)3F5晶體。步驟a 化合物鋇硼氧氟原料為 BaO、BaCO3> Ba (NO3) 2、BaC2O4, Ba (OH)2, Ba (C2H3O2) 2或Ba (HCO3) 2，含氟的為BaF2，含硼的為H3BO3和B2O3。助熔劑的加入量為摩爾比鋇硼氧氟:助熔劑=I: 2-8。所述的鋇硼氧氟非線性晶體，在制備激光器激光輸出的頻率變換的用途。所述的鋇硼氧氟非線性晶體，在制備對波長為1064nm激光光束產生倍頻諧波光輸出的用途。所述的鋇硼氧氟非線性晶體，在制備紫外區(qū)的諧波發(fā)生器，光參量與放大器件及光波導器件，從紅外到紫外區(qū)的光參量與放大器件的用途。
本發(fā)明所述的鋇硼氧氟非線性光學晶體，該晶體的化學式為Ba7 (BO3) 3F5，為具有厘米級的大尺寸，分子量1232.81，屬六方晶系，空間群P63mc，晶胞參數(shù)為a= 11.1562(15) k,c=7.2415(14) A,Z = 2，V二780.5(2) A3,其粉末倍頻效應達到 KDP
的1/3倍，具有較寬的透光范圍，透光波段190nm-2600nm。本發(fā)明所述的化合物Ba7 (BO3) 3F5，采用固相反應法按下列反應式得到化合物Ba7 (BO3) 3F5:(I) 9Ba0+5BaF2+6H3B03 — 2Ba7 (BO3) 3F5+9H20 個(2) 9BaC03+5BaF2+6H3B03 — 2Ba7 (BO3) 3F5+9C02 丨 +9H20 個(3) 9Ba (NO3) 2+5BaF2+6H3B03 — 2Ba7 (BO3) 3F5+9N02 +9N0 +9H20 i +O2 i(4) 9Ba (OH) 2+5BaF2+6H3B03 — 2`Ba7 (BO3) 3F5+18H20 f(5) 9Ba (HCO3) 2+5BaF2+6H3B03 — 2Ba7 (BO3)3F5+18C02 +18H20 i(6) 9BaC204+5BaF2+3B203 — 2Ba7 (BO3) 3F5+9C02 丨 +9C0 個(7) 9BaC03+5BaF2+3B203 — 2Ba7 (BO3) 3F5+9C02 個(8) 9Ba (NO3) 2+5BaF2+3B203 — 2Ba7 (BO3) 3F5+9N02 個 +9N0 個 +O2 (9) 9Ba0+5BaF2+3B203 — 2Ba7 (BO3) 3F5(10) 9Ba (OH) 2+5BaF2+3B203 — 2Ba7 (BO3) 3F5+9H20 個(II) 9Ba (HCO3) 2+5BaF2+3B203 — 2Ba7 (BO3) 3F5+18C02 +9H20 f(12) 9BaC204+5BaF2+3B203 — 2Ba7 (BO3) 3F5+9C02 丨 +9C0 個本發(fā)明制備的化合物鋇硼氧氟非線性光學晶體作為制備倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉換器或光參量振蕩器。作為制備倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉換器或光參量振蕩器包含至少一束入射電磁輻射通過至少一塊非線性光學晶體后產生至少一束頻率不同于入射電磁輻射的輸出輻射的裝置。


圖1為本發(fā)明的X-射線粉末衍射圖。圖2為本發(fā)明晶體結構圖。圖3為本發(fā)明晶體制作的非線性光學器件的工作原理圖，其中I為激光器，2為發(fā)出光束，3為Ba7 (BO3) 3F5晶體，4為出射光束，5為濾波片。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明:實施例1:按反應式:9Ba0+5BaF2+6H3B03— 2Ba7 (BO3) 3F5+9H20 丨合成 Ba7 (BO3) 3F5 化合物；將BaO、BaF2、H3BO3按摩爾比9: 5: 6放入研缽中，混合并仔細研磨，然后裝入Φ IOOmmX IOOmm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，升溫至400°C，恒溫24小時，冷卻至室溫，充分研磨，再升溫至600°C，恒溫24小時，冷卻至室溫，充分研磨樣品，再升溫至800°C，恒溫48小時，充分研磨，便得到燒結完全的鋇硼氧氟化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進行X射線分析，所得X射線譜圖與氯硼酸鉀Ba7(BO3)3F5單晶結構得到的X射線譜圖是一致的；反應式中的氧化鋇可以用碳酸鋇或硝酸鋇或草酸鋇或氫氧化鋇或碳酸氫鋇替換，硼酸可由氧化硼替換。將合成的鋇硼氧氟Ba7 (BO3)3F5K合物與助熔劑H3BO3按摩爾比Ba7 (BO3)3F5: H3BO3=I: 2進行混配，裝入0 80mmX80mm的開口鉬金坩堝中，以30°C /h的升溫速率將其加熱至880°C，恒溫10小時，得到混合熔液；再降溫至830°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度0.5°C /h的速率緩慢降至800°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有小晶體聚集，以溫度5°C /h的速率降至室溫，獲得鋇硼氧氟籽晶；在化合物熔液中生長晶體:將獲得的Ba7(BO3)3F5籽晶固定于籽晶桿上從晶體生長爐頂部下籽晶，先在混合熔液表面上預熱籽晶10分鐘，浸入液面中，使籽晶在混合熔液中進行回熔，恒溫30分鐘，快速降溫至飽和溫度820°C ；再以溫度5°C /天的速率降溫，以20rpm的轉速旋轉籽晶桿，待晶體生長結束后，使晶體脫離液面，以溫度l°c /小時的速率降至室溫，即可獲得尺寸為IOmmX IOmmX 5mm的Ba7(BO3)3F5 晶體。

實施例2:按反應式:9BaC03+5BaF2+6H3B03— 2Ba7(BO3)3F5+9C02 +9Η20 合成化合物Ba7 (BO3) 3F5 ；將8&0』&匕、駛03按摩爾比9: 5: 6直接稱取原料，將稱取的原料與助熔劑H3BO3按摩爾比1: 4進行混配，裝入0 80mmX80mm的開口鉬金坩堝中，以30°C /h的升溫速率將其加熱至900°C，恒溫15小時，得到混合熔液，再降溫至810°C，此時將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度1°C /h的速率緩慢降至790°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有小晶體聚集，以溫度35°C /h的速率降至室溫，獲得鋇硼氧氟籽晶；反應式中的碳酸鋇可以用氧化鋇或硝酸鋇或草酸鋇或氫氧化鋇或碳酸氫鋇替換，硼酸可由氧化硼替換。將獲得的Ba7(BO3)3F5籽晶固定于籽晶桿上從晶體生長爐頂部下籽晶，先在混合熔液表面上預熱籽晶60分鐘，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中進行回熔，恒溫30分鐘，快速降溫至飽和溫度795 °C ；再以溫度2°C /天的速率緩慢降溫，以5rpm的轉速旋轉籽晶桿，待晶體生長到所需尺度后，將晶體提離熔液表面，以溫度20°C /h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為3mm X 6mm X 8mm的Ba7 (BO3) 3F5晶體。實施例3:按反應式:9Ba(0H)2+5BaF2+6H3B03— 2Ba7 (BO3) 3F5+18H20 合成化合物Ba7 (BO3) 3F5 ；將8&0』&匕、駛03按摩爾比9: 5: 6直接稱取原料，將稱取的原料與助熔劑H3BO3按摩爾比1: 6進行混配，裝入Φ80πιπιΧ 80mm的開口鉬金坩堝中，以30°C /h的升溫速率將其加熱至880°C，恒溫20小時，得到混合熔液，再降溫至80(TC，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度3°C /h的速率緩慢降至780°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有小晶體聚集，以溫度60°C /h的速率降至室溫，獲得鋇硼氧氟籽晶；
反應式中的氫氧化鋇可以用氧化鋇或硝酸鋇或草酸鋇或碳酸鋇或碳酸氫鋇替換，硼酸可由氧化硼替換。將獲得的Ba7(BO3)3F5籽晶固定于籽晶桿上從晶體生長爐頂部下籽晶，先在混合熔液表面上預熱籽晶20分鐘，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中進行回熔，恒溫30分鐘，快速降溫至飽和溫度785 °C ；再以溫度1°C /天的速率緩慢降溫，以IOrpm的轉速旋轉籽晶桿，待晶體生長到所需尺度后，將晶體提離熔液表面，以溫度40°C /h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為3_X6_X8_的Ba7(BO3)3F5晶體。實施例4:按反應式:9BaC204+5BaF2+3B203— 2Ba7 (BO3) 3F5+9C02 +9C0 合成化合物Ba7 (BO3) 3F5 ；將Ba0、BaF2、B203按摩爾比9: 5: 3直接稱取原料，將稱取的原料與助熔劑H3BO3按摩爾比1: 8進行混配，裝入Φ80πιπιΧ 80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度30°C /h的升溫速率將其加熱至880°C，恒溫13小時，得到混合熔液，再降溫至790°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度0.5°C /h的速率緩慢降至750°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有小晶體聚集，以溫度75°C /h的速率降至室溫，獲得鋇硼氧氟籽晶；反應式中的草酸鋇可以用氧化鋇或硝酸鋇或氫氧化鋇或碳酸鋇或碳酸氫鋇替換，氧化硼可由硼酸替換。將獲得的Ba7(BO3)3F5籽晶固定于籽晶桿上從晶體生長爐頂部下籽晶，先在混合熔液表面上預熱籽晶30分鐘，浸 入液面下，使籽晶在混合熔液中進行回熔，恒溫30分鐘，快速降溫至飽和溫度775 °C ；再以溫度1°C /天的速率緩慢降溫，以20rpm的轉速旋轉籽晶桿，待晶體生長到所需尺度后，將晶體提離熔液表面，以溫度30°C /h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為2_X6_X7_的Ba7(BO3)3F5晶體。實施例5:按反應式:9Ba(NO3) 2+5BaF2+6H3B03 — 2Ba7 (BO3) 3F5+9N02 +9N0 +9Η20 +O2 合成化合物Ba7 (BO3)3F5 ；將8&0』&匕、駛03按摩爾比9: 5: 6直接稱取原料，將稱取的原料與助熔劑H3BO3按摩爾比1: 6進行混配，裝入Φ80πιπιΧ 80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度30°C /h的升溫速率將其加熱至880°C，恒溫18小時，得到混合熔液，再降溫至800°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度6°C /h的速率緩慢降至780°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有小晶體聚集，以溫度90°C /h的速率降至室溫，獲得鋇硼氧氟籽晶；反應式中的硝酸鋇可以用氧化鋇或草酸鋇或氫氧化鋇或碳酸鋇或碳酸氫鋇替換，硼酸可由氧化硼替換。將獲得的Ba7(BO3)3F5籽晶固定于籽晶桿上從晶體生長爐頂部下籽晶，先在混合熔液表面上預熱籽晶15分鐘，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中進行回熔，恒溫30分鐘，快速降溫至飽和溫度790°C ；再以溫度3°C /天的速率緩慢降溫，以70rpm的轉速旋轉籽晶坩堝，待晶體生長到所需尺度后，將晶體提離熔液表面，以溫度50°C /h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為3mmX7mmXlomm的Ba7 (BO3)3F5晶體。 實施例6:按反應式=9Ba(HCO3)2+5BaF2+6H3B03 →2Ba7 (BO3)3F5+18CO2 ↑ +I8H2O ↑合成化合物Ba7 (BO3) 3F5 ；將8&0』&匕、駛03按摩爾比9: 5: 6直接稱取原料，將稱取的原料與助熔劑H3BO3按摩爾比1: 4進行混配，裝入0 80mmX80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度30°C /h的升溫速率將其加熱至880°C，恒溫15小時，得到混合熔液，再降溫至810°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度4°C /h的速率緩慢降至790°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有小晶體聚集，以溫度100°C /h的速率降至室溫，獲得鋇硼氧氟籽晶；反應式中的碳酸氫鋇可以用氧化鋇或草酸鋇或氫氧化鋇或碳酸鋇或硝酸鋇替換，硼酸可由氧化硼替換。將獲得的Ba7(BO3)3F5籽晶固定于籽晶桿上從晶體生長爐頂部下籽晶，先在混合熔液表面上預熱籽晶40分鐘，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中進行回熔，恒溫5分鐘，快速降溫至飽和溫度795 °C ；然后以溫度0.rc /天的速率緩慢降溫，以IOOrpm的轉速旋轉籽晶桿，待晶體生長到所需尺度后，將晶體體離熔液表面，以溫度75V /h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為5mm X 6mm X 8mm的Ba7 (BO3) 3F5晶體。實施例7:按反應式:9Ba0+5BaF2+6H3B03→ 2Ba7 (BO3) 3F5+9H20 ↑合成化合物 Ba7 (BO3) 3F5 ；將BaO、BaF2、H3BO3按摩爾比9: 5: 6放入研缽中，混合并仔細研磨，然后裝入Φ IOOmmX IOOmm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，升溫至400°C，恒溫24小時，冷卻至室溫，充分研磨，再升溫至600°C，恒溫24小時，冷卻至室溫，充分研磨樣品，再升溫至800°C，恒溫48小時，充分研磨，便得到燒結完全的鋇硼氧氟化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進行X射線分析，所得X射線譜圖與氯硼酸鉀Ba7(BO3)3F5單晶結構得到的X射線譜圖是一致的；反應式中的氧化鋇可以用碳酸鋇或硝酸鋇或草酸鋇或氫氧化鋇或碳酸氫鋇替換，硼酸可由氧化硼替換。將合成的化合物鋇硼氧氟Ba7 (BO3) 3F5裝入Φ80mmX80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度30°C /h的升溫速率將其加熱至930°C，恒溫10小時，得到混合熔液，再降溫至870°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度5°C /h的速率緩慢降至850°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有小晶體聚集，以溫度20°C /h的速率降至室溫，獲得鋇硼氧氟籽晶；在化合物熔液中生長晶體:將獲得的Ba7 (BO3) 3F5籽晶固定于籽晶桿上從晶體生長爐頂部下籽晶，先在混合熔液表面上預熱籽晶50分鐘，浸入液面中，使籽晶在混合熔液中進行回熔，恒溫30分鐘，快速降溫至飽和溫度865°C ；再以溫度5°C /天的速率降溫，以50rpm的轉速旋轉籽晶桿，待晶體生長結束后，使晶體脫離液面，以溫度100°c /小時的速率降至室溫，即可獲得尺寸為7mmX9mmX5mm的Ba7(BO3)3F5 晶體。實施例8:將實施例1-7所得的任意的Ba7 (BO3)3F5晶體按相匹配方向加工一定尺寸的倍頻器件，按附圖2所示安置在3的位置上，在室溫下，用調Q Nd:YAG激光器作光源，入射波長為1064nm,由調Q NdiYAG激光器I發(fā)出波長為1064nm的紅外光束2射入Ba7(BO3)3F5單晶3，產生波長為532nm的綠色倍頻光，輸出強度為同等條件KDP的1/3倍，出射光束4含有波長為1064nm的紅外光和532nm 的綠光，經濾波片5濾去后得到波長為532nm的綠色激光。
權利要求
1.種化合物鋇硼氧氟，其特征在于該化合物的化學式為Ba7(BO3)3F5，分子量1232.81。
2.據(jù)權利要求1所述的化合物鋇硼氧氟的制備方法，其特征在于采用固相反應法，按摩爾比Ba: B: F = 7: 3: 5混合均勻，仔細研磨，放入馬弗爐中，升溫至400°C，恒溫24小時，冷卻至室溫，充分研磨,再升溫至600°C，恒溫24小時，冷卻至室溫，充分研磨樣品，再升溫至800°C，恒溫48小時，充分研磨，得到燒結完全的鋇硼氧氟化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進行X射線分析。
3.種化合物鋇硼氧氟非線性光學晶體，其特征在于該晶體化學式為Ba7(BO3)3F5,分子量1232.81，屬六方晶系，空間群P63mc，晶胞參數(shù)為a = 11.1562(15) A,c= 7.2415(14) A，Z = 2，v=780.5(2) A3。
4.據(jù)權利要求3所述的化合物鋇硼氧氟非線性光學晶體的制備方法，其特征在于采用固相反應法合成化合物及助熔劑法生長其晶體，具體操作按下列步驟進行: a、采用固相反應法，按摩爾比Ba: B: F = 7: 3: 5混合均勻，仔細研磨，放入馬弗爐中，升溫至400°C,恒溫24小時,冷卻至室溫,充分研磨,再升溫至600°C,恒溫24小時,冷卻至室溫，充分研磨樣品，再升溫至800°C，恒溫48小時，充分研磨，得到燒結完全的鋇硼氧氟化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進行X射線分析； b、將步驟a制備的鋇硼氧氟化合物與助熔劑H3BO3或B2O3混勻，以30°C/h的升溫速率將其加熱至溫度880-930°C，恒溫10-20小時，得到Ba7(BO3)3F5的混合熔液； 或直接按摩爾比稱取制備鋇硼氧氟的原料，與助熔劑體系混勻，在溫度880-930°C，恒溫10-20h，得到Ba7(BO3)3F5的混合熔液； C、將步驟b熔液降溫至790-870°C，再將籽晶桿快速伸入液面下，以0.5-10°C /h的速率緩慢降至750-850°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有小晶體聚集，以5-100°C /h的速率降至室溫，獲得鋇硼氧氟Ba7 (BO3) 3F5籽晶； d、在化合物熔液中生長晶體:將將步驟c獲得的Ba7(BO3)3F5籽晶固定于籽晶桿上從晶體生長爐頂部下籽晶，先在混合熔液表面上預熱籽晶5-60分鐘，浸入液面中，使籽晶在混合熔液中進行回熔，恒溫5-60分鐘，快速降溫至飽和溫度775-865°C ； e、再以0.1_5°C/天的速率緩慢降溫，以5-lOOrpm的轉速旋轉籽晶桿，待晶體生長結束后，使晶體脫離液面，以1-100°c /小時的速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為 10_X IOmmX 5mm 的 Ba7 (BO3) 3F5 晶體。
5.據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于步驟a化合物鋇硼氧氟原料為Ba0、BaC03、Ba (NO3) 2 > BaC2O4、Ba (OH)2, Ba (C2H3O2) 2 或 Ba (HCO3) 2，含氟的為 BaF2,含硼的為 H3BO3 和 B2O3。
6.據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于助熔劑的加入量為摩爾比鋇硼氧氟:助熔劑=I: 2-8。
7.據(jù)權利要求3所述的鋇硼氧氟非線性晶體，其特征在于該晶體在制備激光器激光輸出的頻率變換的用途。
8.據(jù)權利要求3所述的鋇硼氧氟非線性晶體，其特征在于該晶體在制備對波長為1064nm激光光束產生倍頻諧波光輸出的用途。
9.據(jù)權利要求3所述的鋇硼氧氟非線性晶體，其特征在于該晶體在制備紫外區(qū)的諧波發(fā)生器，光參量與放大器件及光波導器件，從紅外到紫外區(qū)的光參量與放大器件的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化合物鋇硼氧氟和鋇硼氧氟非線性光學晶體及制備方法和用途，化學式為Ba7(BO3)3F5，分子量1232.81，屬六方晶系，空間群P63mc，晶胞參數(shù)為Z＝2，其粉末倍頻效應達到KDP的1/3倍，透光波段190nm至2600nm。采用固相反應法合成化合物及助溶劑法生長晶體，該晶體具有操作簡單，成本低，所制晶體尺寸大，生長周期短，包裹體少，機械硬度較大，易于切割、拋光加工和保存，本發(fā)明所述的化合物鋇硼氧氟非線性光學晶體在倍頻轉換、光參量振蕩器等非線性光學器件中可以得到廣泛應用。
文檔編號C30B29/22GK103088423SQ201110339249
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權日2011年11月1日
發(fā)明者潘世烈, 趙文武 申請人:中國科學院新疆理化技術研究所