化合物硼酸锌钙和硼酸锌钙非线性光学晶体及制备方法和用途技术

技术编号:32830301 阅读:54 留言:0更新日期:2022-03-26 20:41
本发明专利技术涉及一种化合物硼酸锌钙和硼酸锌钙非线性光学晶体及制备方法和用途,该化合物的化学式为CaZn2(BO3)2,分子量288.44,采用固相反应法合成化合物,该晶体的分子式为CaZn2(BO3)2,分子量288.44,正交晶系,空间群Aba2,晶胞参数为a=11.7579(7)

【技术实现步骤摘要】
或Zn(OH)2;含硼化合物为H3BO3或B2O3按摩尔比1:2:2称取放入研钵中,混合并仔细研磨,然后装入Φ100mm
×
100mm的开口刚玉坩埚中,放入马弗炉中,缓慢升温至600℃,恒温24小时,冷却至室温,取出经第二次研磨之后放入马弗炉中,再升温至650℃,恒温24小时,冷却至室温,取出经第三次研磨后放入马弗炉中,再升温至850℃,恒温48小时,取出经研磨得到硼酸锌钙化合物单相多晶粉末,再对该产物进行X射线分析,所得X射线谱图与硼酸锌钙CaZn2(BO3)2单晶结构得到的X射线谱图是一致的;
[0012]b、按摩尔比为1:1

3,将步骤a得到的多晶粉末与助熔剂为CaF2、LiF、PbF2、LiF

H3BO3、LiF

NaF

H3BO3或LiF

PbF2混合均匀,以1

30℃/h的升温速率加热至温度900

1000℃,恒温5

80小时,再降至650

800℃,得到混合熔液;
[0013]或直接将含钙化合物为CaCO3、Ca(NO3)2、或Ca(OH)2;含锌化合物为ZnO、ZnCO3、Zn(NO3)2或Zn(OH);含硼化合物为H3BO3或B2O3与助熔剂为CaF2、LiF、PbF2、LiF

H3BO3、LiF

NaF

H3BO3或LiF

PbF2按摩尔比为1:2:2:1

3混合均匀,以1

30℃/h的升温速率加热至650

800℃,恒温5

80小时,再降温至620

700℃,得到混合熔液;
[0014]c、制备硼酸锌钙籽晶:将步骤b得到的混合熔液以0.5

10℃/h的速率缓慢降至室温,自发结晶获得硼酸锌钙籽晶;
[0015]d、将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上,从晶体生长炉顶部下籽晶,先预热籽晶5

60分钟,将籽晶下至接触混合熔液表面或下至混合熔液中进行回熔,恒温5

60分钟,以1

60℃/h的速率降至温度620

700℃;
[0016]e、再以0.1

3℃/天的速率缓慢降温,以1

60rpm转速旋转籽晶杆进行晶体的生长,待单晶生长到所需尺度后,将晶体提离混合熔液表面,并以10

80℃/h速率降至室温,然后将晶体从炉膛中取出,即得到硼酸锌钙非线性光学晶体。
[0017]步骤b中助熔剂LiF

H3BO3体系中LiF与H3BO3的摩尔比为1:1

3;LiF

PbF2体系中的LiF和PbF2的摩尔比为2

3:1;LiF

NaF

H3BO3体系中LiF、NaF和H3BO3的摩尔比为1

3:1

3:1。
[0018]所述硼酸锌钙非线性光学晶体在制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转换器或光参量振荡器中的用途。
[0019]本专利技术所述的硼酸锌钙化合物,其化学式为CaZn2(BO3)2,采用固相反应法按下列化学反应式制备硼酸锌钙化合物:
[0020]CaCO3+2ZnO+2H3BO3→
CaZn2(BO3)2+CO2↑
+3H2O


[0021]CaCO3+2ZnCO3+B2O3→
CaZn2(BO3)2+3CO2↑

[0022]CaCO3+2Zn(NO3)2+2H3BO3→
CaZn2(BO3)2+CO2↑
+3H2O

+4NO2↑

[0023]CaCO3+2Zn(OH)2+B2O3→
CaZn2(BO3)2+CO2↑
+2H2O

[0024]Ca(NO3)2+2ZnO+2H3BO3→
CaZn2(BO3)2+2NO2↑
+3H2O

[0025]Ca(NO3)2+2ZnCO3+B2O3→
CaZn2(BO3)2+2NO2↑
+2CO2↑
[0026]Ca(NO3)2+2Zn(NO3)2+2H3BO3→
CaZn2(BO3)2+6NO2↑
+3H2O

[0027]Ca(NO3)2+2Zn(OH)2+B2O3→
CaZn2(BO3)2+2NO2↑
+2H2O

[0028]Ca(OH)2+2ZnO+2H3BO3→
CaZn2(BO3)2+4H2O

[0029]Ca(OH)2+2ZnCO3+B2O3→
CaZn2(BO3)2+2H2O

+2CO2↑
[0030]Ca(OH)2+2Zn(NO3)2+2H3BO3→
CaZn2(BO3)2+4NO2↑
+4H2O

[0031]Ca(OH)2+2Zn(OH)2+B2O3→
CaZn2(BO3)2+2NO2↑
+3H2O

[0032]所获晶体具有较宽的透光波段,硬度较大,机械性能好,不易碎裂和潮解,易于加工和保存等优点。采用本专利技术所述方法获得的化合物硼酸锌钙非线性光学晶体制成的非线性光学器件,在室温下,用Nd:YAG调Q激光器作光源,入射波长为1064nm的红外光,输出波长为532nm的绿色激光,激光强度相当于KDP(KH2PO4)的3

4倍。
附图说明
[0033]图1为本专利技术的实验粉末X

射线衍射图谱;
[0034]图2为本专利技术的CaZn2(BO3)2晶体晶体结构;
[0035]图3为本专利技术制作的非线性光学器件的工作原理图,其中包括(1)为激光器,(2)为全聚透镜,(3)为CaZn2(BO3)2非线性光学晶体,(4)为分光棱镜,(5)为滤波片。
具体实施方式
[0036]以下结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明:
[0037]实施例1
[0038]按反应式:CaCO3+2ZnO+2H3BO3→
CaZn2(BO3)2+CO2↑
+3H2O

制备CaZn2(BO3)2非线性光学晶体:
[0039]a、按摩尔比1:2:2将CaCO3、ZnO和H3BO3放入研钵中,混合并仔细研磨,然后装入Φ100mm
×
100mm的开口刚玉坩埚中,放入马弗炉中,缓慢升温至600℃,恒温24小时,冷却至室温,取出经第二次研磨之后放入马本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化合物硼酸锌钙,其特征在于该化合物的化学式为CaZn2(BO3)2,分子量288.44,采用固相反应法合成化合物。2.一种硼酸锌钙非线性光学晶体,其特征在于该晶体的化学式为CaZn2(BO3)2,分子量288.44,不具有对称中心,属正交晶系,空间群Aba2 (No. 33),晶胞参数为a = 11.7579(7)
ꢀÅ
,b = 8.5721(4)
ꢀÅ
,c = 4.9421(3)
ꢀÅ
,Z = 4,V= 498.11(5)
ꢀÅ3。3.根据权利要求2所述的硼酸锌钙非线性光学晶体的制备方法,其特征在于采用高温熔液法生长晶体,具体操作按下列步骤进行:a、将含钙化合物为CaCO3、Ca(NO3)2、或Ca(OH)2;含锌化合物为ZnO、ZnCO3、Zn(NO3)2或Zn(OH)2;含硼化合物为H3BO3或B2O3按摩尔比1:2:2称取放入研钵中,混合并仔细研磨,然后装入Φ100mm
×
100mm的开口刚玉坩埚中,放入马弗炉中,缓慢升温至600℃,恒温24小时,冷却至室温,取出经第二次研磨之后放入马弗炉中,再升温至650℃,恒温24小时,冷却至室温,取出经第三次研磨后放入马弗炉中,再升温至850℃,恒温48小时,取出经研磨得到硼酸锌钙化合物单相多晶粉末,再对该产物进行X射线分析,所得X射线谱图与硼酸锌钙CaZn2(BO3)2单晶结构得到的X射线谱图是一致的;b、按摩尔比为1:1

3,将步骤a得到的多晶粉末与助熔剂为CaF2、LiF、PbF2、LiF

H3BO3、LiF

NaF

H3BO3或LiF

PbF2混合均匀,以1

30℃/h的升温速率加热至温度900

1000℃,恒温5

80小时,再降至650

800℃,得到混合熔液;或直接将含钙化合物为CaCO3、Ca(NO3)2、或Ca(OH)2;含锌化合物为ZnO、ZnCO3、Zn(NO3)2或Zn(OH)...

【专利技术属性】
技术研发人员:潘世烈米日丁
申请(专利权)人:中国科学院新疆理化技术研究所
类型:发明
国别省市:

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