高温相钼酸碲钡晶体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种高温相钼酸碲钡晶体及其制备方法与应用。高温相钼酸碲钡晶体属于正交晶系，空间群为Ｐｃａ２１，ａ＝１４．８６８３（２）ｂ＝５．６６３６０（１０）ｃ＝１７．６８４９（３）紫外－可见－近红外透过光谱和中红外透过光谱显示，该晶体在３８０～５５３０ｎｍ的波长范围内透过，室温下，用１０６４ｎｍ的红外激光入射晶体，产生波长为５３２ｎｍ的绿光。采用助熔剂法生长。本发明专利技术还提供高温相钼酸碲钡晶体作为非线性光学晶体用、双折射晶体、压电晶体、铁电晶体、热释电晶体或激光基质材料的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型非线性光学晶体及其制备方法与用途，具体包括高温相钼酸 碲钡(以下简称CI-BaTeMo2O9)晶体、制备方法和应用，属于晶体材料

技术介绍
自从1961年P. A. Franken等人首次发现光学二次谐波以来，非线性光学的发展异 常迅猛，从
到研究领域，非线性光学的应用都是十分广泛的，例如①利用各种非 线性晶体做成电光开关，实现激光的调制；②利用二次及三次谐波的产生、二阶及三阶光学 和频与差频实现激光频率的转换，获得短至紫外、真空紫外，长至远红外的各种激光；同时， 可通过实现红外频率的上转换来克服目前在红外接收方面的困难；③利用光学参量振荡实 现激光频率的调谐。目前，与倍频、混频技术相结合已可实现从中红外一直到真空紫外宽广 范围内调谐；④利用一些非线性光学效应中输出光束所具有的位相共轭特征，进行光学信 息处理、改善成像质量和光束质量；⑤利用各种非线性光学效应，特别是共振非线性光学效 应及各种瞬态相干光学效应，研究物质的高激发态及高分辨率光谱以及物质内部能量和激 发的转移过程及其他弛豫过程等。而作为基础的非线性光学材料，随着激光技术的进一步 发展及推广应用，对其性能的要求越来越多样化，对其质量也越来越高。理想的非线性光学材料应该具有如下性质(1)具有大的非线性光学系数—— 对于不同波段的非线性光学材料，其倍频系数的要求又有所不同红外波段(> 800nm) deff ^ IOOXd36 (KDP)；可见光波段(400 800nm) deff IOXd36 (KDP)；近紫外波段(200 400nm) deff ^3. 5X d36(KDP)；真空紫外波段(< 200nm) deff 1 X d36 (KDP) ； (2)能实现相位 匹配，最好能实现非临界相位匹配；C3)具有高的透明度和宽的透过波段，对入射光波和倍 频光波都具有良好的透过性；(4)材料的光损伤阈值要高，在强激光下不易发生表面坑点， 裂缝等缺陷，不易发生材料折射率的变化；( 晶体的激光转换效率要高，以便于得到高功 率的激光输出；(6)易于获得大尺寸的、光学均勻、透明的晶体；(7)晶体的物化稳定性好， 不易分解、潮解或发生相变；(8)晶体易于加工，而且价格低廉等。为适应军用和民用的需 要，性能优异的新型非线性光学晶体的研究开发已经成为当今材料领域的热点。钼酸碲钡BaTeMo2O9存在高温(α -BaTeMo2O9)和低温(β -BaTeMo2O9)两个相，研 究表明两相在常温常压下均很稳定；常压下改变温度两相无相变。低温相属单斜晶系，空 间群为Ρ21，具有优异的非线性光学性能、压电和电光性能，由休斯敦大学化学系H. S. Ra 等于2003年首次合成，由山东大学晶体材料研究所张卫国等采用助熔剂法首次生长出 大尺寸单晶并对其性能进行了表征，参考文献为:Η. S. Ra，K. Μ. Ok, P. S. Halasyamani, Journal of theAmerican Chemical Society 125,7764 (2003) ；W. G. Zhang et al., Crystal Growth&Design 8,304(2008) ；W. Zhang, X. Tao, C. Zhang, H. Zhang, M. Jiang, Crystal Growth&Design 9,2633 (2009) ；Z.L. Gao et al. , Applied Physics Letters 95, 151107(2009) ；Z.Gao, X. Tao, X. Yin, W. Zhang, M. Jiang, Applied Physics Letters 93, 25^06^008)。另外，CN 100523311A(CN200610069169. 8)也提供了一种低温相钼酸硫钡晶体及其制备方法与应用。但是，高温相钼酸碲钡(Q-BaTeM02O9)作为一种新型的双折射 晶体和非线性光学晶体，目前国内外还没有关于其合成、生长、性质和应用方面的报道。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高温相钼酸碲钡晶体，还提供该晶体的助熔剂生长方法，可 以获得大小和质量足够测试性能和应用的需要；此外，还提供该高温相钼酸碲钡晶体的用 途。术语说明高温相钼酸碲钡，记为α -BaTeMo2O9。本专利技术的技术方案如下一种高温相钼酸碲钡晶体，化学式为BaTeMo2O9，属于正交晶系，空间群为Pcd1, a =14. 8683 (2) A，b = 5. 66360 (10) A，c = 17. 6849 (3) A，紫夕卜 _ 可见-近红外透过光谱和 中红外透过光谱显示，该晶体在380 5530nm的波长范围内透过，室温下，用1064nm的红 外激光入射晶体，产生波长为532nm的绿光。本专利技术上述高温相钼酸碲钡晶体双折射率大，532nm的绿光入射晶体时，晶体的折 射率分别为 nx = 2. 04，ny = 2. 08，nz = 2. 29，Δη = ηζ-ηχ = 0. 25，比 KTP 晶体的双折射大 0. 14(波长为 532nm 的光入射 KTP 晶体时 nx = 1. 7778，ny = 1. 7875，nz = 1. 8875)。本专利技术上述高温相钼酸碲钡晶体的制备方法，采用助熔剂法生长，步骤如下(1)将 BaC03、Ba(OH)2 或 BaO 之一与 Te02、MoO3 按化学计量比配料，在 560_580°C 合成高温相钼酸碲钡多晶；将合成的高温相钼酸碲钡多晶加入到助熔剂中，所述助熔剂是 TeO2-MoO3，其中TeO2与MoO3摩尔比为(4 0. 25) 1，高温相钼酸碲钡多晶与助熔剂的摩 尔比为(1 0. 14) 1 ；将多晶和助熔剂研磨均勻，装入钼金坩埚；或者，采用直接混料法直接将BaC03、Ba (OH)2 或 BaO 之一与 1^02、] 003 按摩尔比 1 Q 5) (3 6) 称量，混合均勻，装入钼金坩埚；(2)升温至650°C使钼金坩埚内原料熔化并混合均勻，降温自发结晶得小单晶，或 者降温至熔体饱和点，下入高温相钼酸碲钡籽晶再降温使晶体生长；晶体生长温度区间为 530 590°C ；降温速率为0. 01 5°C /h，生长周期12 50天。反应式为BaCO^I^A+ZMoOs — BaTeMo209+0)2 个步骤O)晶体生长的晶转参数优选为转速5 50rpm，加速1 10s，运行30 180s,间歇 5 50s。步骤O)晶体生长的降温速率优选为0. 01 0. 1°C /h。优选的，步骤(1)中采用直接混料法时，按BaC03、Ba (OH)2或BaO之一与I1eO2J0O3 按摩尔比1 3.4 4称量。现有技术中低温相钼酸碲钡晶体和本专利技术高温相钼酸碲钡晶体都是从TeO2-MoO3 助熔剂体系中生长出来的，而且这两相(低温相与高温相)的相区都有一定宽度，相区有部 分重叠，所以即使在同一原料配比下，所用籽晶不同，并通过控制降温速率、温场等参数可 以获得高温相或者低温相钼酸碲钡晶体，所以籽晶的作用是很关键的。关键区别还在于溶 质(钼酸碲钡多晶)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温相钼酸碲钡晶体，化学式为ＢａＴｅＭｏ↓［２］Ｏ↓［９］，属于正交晶系，空间群为Ｐｃａ２１，ａ＝１４．８６８３（２）＊，ｂ＝５．６６３６０（１０）＊，ｃ＝１７．６８４９（３）＊紫外－可见－近红外透过光谱和中红外透过光谱显示，该晶体在３８０～５５３０ｎｍ的波长范围内透过，室温下，用１０６４ｎｍ的红外激光入射晶体，产生波长为５３２ｎｍ的绿光。

【技术特征摘要】
1.一种高温相钼酸碲钡晶体，化学式为BaTeMo2O9，属于正交晶系，空间群为Pcd1A = 14. 8683(2) A，b = 5. 66360(10) A, c = 17. 6849(3) A，紫外-可见-近红外透过光谱和中 红外透过光谱显示，该晶体在380 5530nm的波长范围内透过，室温下，用1064nm的红外 激光入射晶体，产生波长为532nm的绿光。2.权利要求1所述高温相钼酸碲钡晶体的制备方法，采用助熔剂法生长，步骤如下(1)将BaCO3、Ba(OH)2或BaO之一与TeO2、MoO3按化学计量比配料，在560_580°C合 成高温相钼酸碲钡多晶；将合成的高温相钼酸碲钡多晶加入到助熔剂中，所述助熔剂是 TeO2-MoO3，其中TeO2与MoO3摩尔比为(4 0. 25) 1，高温相钼酸碲钡多晶与助熔剂的摩 尔比为(1 0. 14) 1 ；将多晶和助熔剂研磨均勻，装入钼金坩埚；或者，采用直接混料法直接将BaC03、Ba (OH)2或BaO之一与TeO2、MoO3按摩尔比1 (2 5) (3 6)称 量，混合均勻，装入钼金坩埚；优选的，按BaC03、Ba (OH) 2或BaO之一与1^02、MoO3按摩尔比 1 3. 4 4 称量；(2)升温至650°C使钼金坩埚内原料熔化并混合均勻；降温至熔体饱和点，下入高温相 钼酸碲钡籽晶，降温使晶体生长；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶绪堂，张俊杰，张卫国，孙友轩，张承乾，蒋民华，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]