【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光学晶体的生长方法及由该方法制备的晶体制成的器件，特别是涉及一种去除紫外吸收的k3ba3li2al4b6o20f非线性光学晶体生长方法及由该方法制备的晶体制成的紫外四倍频器件。
技术介绍
1、目前全固态紫外激光器得到了全面而广阔的发展，紫外光源在材料加工、医学、军事及科学研究领域显示出的巨大潜力而受到广泛。迄今为止，利用非线性光学晶体的频率变换作用，将激光器产生的固定波长激光转化成不同波长的激光光源，是目前获得紫外深紫外相干光的最有效途径。而要实现紫外、深紫外激光输出，则需要通过非线性光学晶体对基波光进行多级频率转换。目前kbbf是唯一一个实现深紫外倍频输出应用的非线性光学晶体，但因其所含的铍元素有剧毒，对人类身体健康危害大，且晶体具有强烈的层状生长习性，难以突破晶体厚度的生长技术壁垒，从而限制了其商业化生产和应用。
2、在非线性光学晶体材料中，化学式为k3ba3li2al4b6o20f的非线性光学晶体，具有优秀的非线性光学性质，它属于空间群，透过波长低至190nm。
3、β-bab2o4(bbo)在266nm波段会受到光折变效应的影响，cslib6o10(clbo)在室温下容易潮解，而kblabf晶体均无上述两个缺点，同时该晶体易于生长，并具有良好的机械加工性能。因此有望取代bbo、clbo在四倍频中的应用。但是，k3ba3li2al4b6o20f在200～300nm波段范围产生非本征吸收，严重影响了其四倍频转换效率，严重影响了它的应用。此外，由于k3ba3li2al4b6o20f晶体
技术实现思路
1、本专利技术提供一种去除紫外吸收的k3ba3li2al4b6o20f非线性光学晶体生长方法及紫外四倍频器件。该方法可以不仅能去除由于晶体中过渡金属杂质离子产生的紫外非本征吸收，而且进一步减少晶体内部缺陷，提高晶体光学质量，因此该晶体能用于制备nd:yag激光四倍频器件。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、方案一：一种去除紫外吸收的k3ba3li2al4b6o20f非线性光学晶体生长方法，包括如下方法，
4、(1)将含k、含ba、含li、含al、含b和含f的化合物混合均匀并烧结得到k3ba3li2al4b6o20f化合物，混合后的物料中k、ba、li、al、b和f的摩尔比为3:3:2:4:6:1；
5、(2)室温下，将步骤(1)得到的k3ba3li2al4b6o20f化合物与由k2o、li2o和ba5p6o20组成的助熔剂体系混合均匀后置于铂金坩埚中，然后在加热炉中以2-5℃/分钟的升温速率缓慢升温至400～600℃，并在400～600℃恒温10～20小时，接着以2-5℃/分钟的速率升温至750～780℃直至熔化均匀后冷却至室温；其中k3ba3li2al4b6o20f、k2o、li2o和ba5p6o20摩尔比为2:(1～1.5):(1～2):(1～2)；
6、(3)将经过步骤(2)的坩埚置于晶体生长熔盐炉中，以2-5℃/分钟的速率升温至750-780℃，然后搅拌24～48小时直至熔化均匀后冷却至室温；
7、(4)将经过步骤(2)的坩埚置于密闭的晶体生长熔盐炉中，升温至730-750℃，然后保温10-12小时，接着降温至680.5-682℃；之后将经过抛光处理后的c向的k3ba3li2al4b6o20f籽晶缓慢地接触到坩埚中的熔体表面，接着使k3ba3li2al4b6o20f籽晶以转速为25～40转/min旋转，并在680.5-682℃下恒温1～2天后，然后降温至680-681℃，并在此温度下继续恒温1～2天；
8、(5)接着以0.1-2℃/天的降温速率降温至665-670℃，在籽晶上得到高温的去除紫外吸收的k3ba3li2al4b6o20f非线性光学晶体；
9、(6)提升高温的去除紫外吸收的k3ba3li2al4b6o20f非线性光学晶体，使晶体脱离液面，并以不大于10℃/h的速率降温至室温，得到去除紫外吸收的k3ba3li2al4b6o20f非线性光学晶体。
10、采用本方法的助熔剂体系k2o-li2o-ba5p6o20使高温熔体粘度适中，挥发度小，有利于生长出缺陷更少、光学质量更好的优质单晶。
11、优选地，每一步不使用含铁的工具和容器。具体地如将铁药匙换为牛角匙，晶体生长装置均做除铁处理，所有使用的药品及器皿均单独放置并减少与含铁物质接触。
12、优选地，所述的含k、含ba、含li、含al、含b和含f的化合物均为纯度为99.999％的高纯度原料。高纯度原料有效地防止了金属杂质的引入。而且晶体生长过程中，ba5p6o20能够与熔体中fe3+离子发生鳌合作用，从而可去除光学晶体中的紫外非本征吸收。此外，该工艺生长晶体对设备要求不高，且操作简单。
13、具体地，所述含k化合物为k2co3；所述含ba化合物为baco3；所述含li化合物为li2co3或lioh·h2o；所述含al化合物为al2o3；所述含b化合物为h2bo3或b2o3；所述含f化合物为lif。
14、方案二：一种紫外四倍频器件，由所述的方法制成的晶体制成；
15、晶体的与通光方向垂直的两个抛光通光面之间的距离大于或者等于3mm，所述的通光方向与晶体的结晶学c轴的夹角为74.3°。
16、根据负单轴晶i类相位匹配条件(1)和晶体折射率条件(2)：
17、
18、n2/n1＝sinθ1/sinθ2(2)
19、其中θ1是空气进入晶体的入射角，θ2是晶体的折射角，n2是晶体的折射率，n1是空气的折射率。由于空气折射率与真空的差别很小，因此n1近似为1。这里考虑θ2作为晶体的相位匹配角。
20、根据上述方程，可以计算出k3ba3li2al4b6o20f晶体ⅰ类相位匹配条件下四倍频出光时的通光方向与晶体的结晶学c轴成74.3°角，即相位匹配点(θ＝74.3°，)。然后按照此相位匹配方向对k3ba3li2al4b6o20f晶体进行切割，并对其两通光面进行抛光后制成去除紫外吸收的k3ba3li2al4b6o20f晶体紫外四倍频器件。
21、本专利技术上述方法所采用的助熔剂体系不仅能有效降低析晶温度，还具有适中的粘度以及较小的挥发度，这有效地减少了包裹体等缺陷的形成；所采用的原料纯度为99.999％的高纯度原料，这有效地防止了金属杂质的引入；晶体生长过程中，ba5p6o20能够与熔体中fe3+离子发生鳌合作用，从而可去除光学晶体中的紫外非本征吸收。此外，该工艺生长晶体对设备要求不高，且操作简单。
22、较之前的现有技术，本专利技术具有以下有益本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种去除紫外吸收的K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体生长方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种去除紫外吸收的K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体生长方法，其特征在于：每一步不使用含铁的工具和容器。
3.根据权利要求1所述的一种去除紫外吸收的K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体生长方法，其特征在于：所述的含K、含Ba、含Li、含Al、含B和含F的化合物均为纯度为99.999％的高纯度原料。
4.根据权利要求1所述的一种去除紫外吸收的K3Ba3Li2Al4B6O20F非线性光学晶体生长方法，其特征在于：所述含K化合物为K2CO3；所述含Ba化合物为BaCO3；所述含Li化合物为Li2CO3或LiOH·H2O；所述含Al化合物为Al2O3；所述含B化合物为H2BO3或B2O3；所述含F化合物为LiF。
5.一种紫外四倍频器件，其特征在于：由权利要求1所述的方法制成的晶体制成；
【技术特征摘要】
1.一种去除紫外吸收的k3ba3li2al4b6o20f非线性光学晶体生长方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种去除紫外吸收的k3ba3li2al4b6o20f非线性光学晶体生长方法，其特征在于：每一步不使用含铁的工具和容器。
3.根据权利要求1所述的一种去除紫外吸收的k3ba3li2al4b6o20f非线性光学晶体生长方法，其特征在于：所述的含k、含ba、含li、含al、含b和含f的化合物均为纯...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵三根，罗军华，周洋，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：
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