本發明專利技術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，本發明專利技術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。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術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。
技術介紹
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展和結合，全固態激光器越來越廣泛的運用于激光醫學，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，晶體的研究和發展一直是材料領域研究的一個重要課題。現在主要應用的多數是無機材料，而硼酸鹽化合物因其優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，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射激光波長的空白光譜區，使激光器得到更廣泛的應用。全固態激光系統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，在激光
有巨大的應用前景和經濟價值。長期以來，尋找具有優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，涌現出一批又一批性能優良的晶體材料。例如:稀土硼酸鹽的熱穩定性、發光特性及玻璃化特性激發了人們對其在耐高溫材料、光學玻璃及發光材料中應用的研究。同時，在現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，相繼發現了一大批性能優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。
技術實現思路
本專利技術目的在于，提供一種化合物鋇硼氧氟，該化合物的化學式為Ba7(BO3)3F515本專利技術另一目的在于為解決全固態紫外激光系統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。本專利技術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。本專利技術再一個目的是提供一種鋇硼氧氟非線性光學晶體的用途。本專利技術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，在制備紫外區的諧波發生器，光參量與放大器件及光波導器件，從紅外到紫外區的光參量與放大器件的用途。本專利技術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。本專利技術所述的化合物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+5BaF本文檔來自技高網...
【技術保護點】
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。
【技術特征摘要】
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，晶胞參數為a = 11.1562(15) A,c= 7.2415(14) A，Z = 2，v=780.5(2) A3。4.據權利要求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(BO...
【專利技術屬性】
技術研發人員：潘世烈，趙文武，
申請(專利權)人：中國科學院新疆理化技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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