一种NaSr3Be3B3O9F4非线性光学晶体，采用熔盐生长方法制备：将氟硼铍酸锶钠与助熔剂按比例混匀，升温到850℃，恒温后再冷却至饱和温度之上2-10℃，得高温溶液；将籽晶放入该高温溶液中，旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再缓慢降温，将晶体提离液面降至室温，便得到氟硼铍酸锶钠非线性光学晶体；该晶体具有非线性光学效应，透光波段宽，紫外截止边达到170nm，不潮解，化学稳定性好，适于紫外波段激光变频需要，可用于制作非线性光学器件，可实现Nd:YAG激光的2倍频，3倍频，4倍频，5倍频或6倍频的谐波光输出器件，并同样可用于其它激光波长的谐波光输出器件，从而产生波长等于或短于266nm的相干光输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光电子功能材料及生长方法和用途，特别是涉及一种非线性光学材料及其制备方法和用途，具体的说，涉及一种氟硼铍酸盐(NaSr3Be3B3O9F4)非线性光学晶体及生长方法和用途。所述氟硼铍酸锶钠(NaSr3Be3B3O9F4)简称NSBBF。
技术介绍
晶体的非线性光学效应是指这样一种效应当一束具有一定偏振方向和一定入射方向的激光通过一块非线性光学晶体(如本专利技术的NSBBF)时，该激光束的频率将发生改变。图I和图2为这一效应的典型示意图。具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。这里非线性光学效应是指倍频、和频、差频、光参量振荡和光参量放大等效应。只有不具有对称中心的晶体才可能有非线性光学效应。利用晶体的非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器，上、下频率转换 器，光参量振荡器等非线性光学器件。激光器产生的激光可通过非线性光学器件进行频率转换，例如，通过非线性光学晶体，可以使一束红外激光束(例如1064nm)使其变换到可见光、紫外光甚至深紫外光谱区(波长短于200nm)，因而在激光
拥有巨大的应用前景。目前这一波段最常用的是三种无机非线性光学晶体，即低温相偏硼酸钡W-BaB2O4，简称ΒΒ0)、三硼酸锂(LiB3O5，简称LB0，)和磷酸钛氧钾(KTiOPO4，简称KTP)。但是这三种晶体的有效倍频输出波长在紫外光谱区均受到一定限制。对于ΒΒ0，由于(I) (B3O6)基团具有大的共扼η轨道特性，使基团的带隙红移，这导致BBO晶体的吸收边在189nm;(2)受紫外吸收边的限制，使得该晶体无法产生短于193nm的谐波光；(3)平面状的(B3O6)基团导致BBO晶体的双折射率Λη O. 12，大的双折射率使BBO晶体在四倍频处的接收角Λ Θ =O.45mrad*cm，这对于实际应用的器件太小了。而对于LB0，由于双折射率太小,不能在更短的波段内实现相位匹配而产生有效倍频光输出。对于KTP晶体，其截止波段为350nm，因此也不能产生紫外谐波光。目前，能产生深紫外直接倍频输出的非线性光学晶体的只有KBe2BO3F2(简称KBBF)和RbBe2BO3F2 (简称RBBF)。KBBF和RBBF晶体是由平面三角型的(BO3)基团与四面体的(BeO3F)基团组成的，(BO3)基团的三个氧原子与Be原子相连，形成二维无限网络，K+和Rb+离子处于层状网络之间，层与层之间依靠静电作用力相互连接。晶体的非线性光学效应主要是由(BO3)基团产生，(BO3)基团在晶格中呈现平面状排列，相互平行并垂直于晶体的轴，使晶体具有优秀的非线性光学性质。此类晶体在紫外区的吸收边为150nm左右，双折射率为0. 07左右，KBBF直接倍频可输出至161nm(RBBF为171nm)。利用棱镜耦合技术，KBBF晶体实现了 Ti :sapphire激光的四倍频谐波光输出和Nd基激光的六倍频谐波光输出 ；RBBF 晶体亦是如此。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氟硼铍酸锶钠(NaSr3Be3B3O9F4,简称NSBBF)非线性光学晶体，该晶体适合于紫外波段激光变频的需要，可用于制作非线性光学器件，可实现NdiYAG激光的2倍频，3倍频，4倍频，5倍频，甚至短于200nm的倍频输出。本专利技术的另一目的在于提供氟硼铍酸锶钠非线性光学晶体生长方法，该晶体生长方法方便快捷；本专利技术的再一目的在于提供氟硼铍酸锶钠非线性光学晶体的用途，该氟硼铍酸锶钠晶体能够实现Nd = YAG激光的2倍频3倍频、4倍频、5倍频，甚至还有能力产生波长短于200nm的谐波光的输出；该氟硼铍酸锶钠非线性光学晶体将在各种非线性光学领域(如电光器件、热释电器件、谐波发生器件、光参量振荡和光参量放大器件，光波导器件等)中，获得广泛应用，并将开拓真空紫外区的非线性光学应用。本专利技术的技术方案如下 本专利技术提供的氟硼铍酸锶钠非线性光学晶体，其分子式为NaSr3Be3B3O9F4，属三方晶系，空间群为R3m，熔点约为850°C，在空气中不潮解，分子量为565. 31，单胞参数为a=b=10. 4466 (13) A；c=8. 3093 (17) A, α = β = 90。，Y =120。, ν=785. 3 (2)Α3, Z = 3 ；本专利技术提供的氟硼铍酸锶钠非线性光学晶体的熔盐生长方法，其具体步骤如下(I)将氟硼铍酸锶钠化合物与助熔剂按摩尔比混配均匀后放入晶体生长炉中的钼坩埚之内，以10 30°C /小时的升温速率将其加热至850°C，恒温10 40小时，再冷却至饱和温度之上2 10°C，得到含有氟硼铍酸锶钠化合物与助熔剂的高温溶液；所述助熔剂为B203、NaF和SrF2组成的混合物；所述氟硼铍酸锶钠与助熔剂的摩尔比为NaSr3Be3B3O9F4 B2O3 NaF SrF2 =I (O. 5 I) (3. 5 5) (O. 4 I);(2)把装有籽晶的籽晶杆从晶体生长炉顶端放入上述步骤(I)中得到的含有氟硼铍酸锶钠化合物与助熔剂的高温溶液中，同时以10-100转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，然后以O. 5 I. 50C /天的速率降温，降温结束后，将所得晶体提离液面，并以5 15°C /小时的速率降至室温，得到氟硼铍酸锶钠非线性光学晶体，其分子式为NaSr3Be3B3O9F40所述步骤(2)中籽晶杆的旋转方向为单向旋转或双向可逆旋转。所述双向可逆旋转中的每个单方向旋转时间为I 10分钟；相邻两个单方向旋转的时间间隔为O. 5 I分钟。本专利技术的氟硼铍酸盐非线性光学晶体的用途，其可其用于制备对波长λ为I.064 μ m的激光光束实现2倍频、3倍频、4倍频、5倍频或6倍频以及短于200nm的谐波光输出的谐波光输出器件。所述谐波光输出器件为产生低于200nm的谐波光输出器件。所述谐波光输出器件为用于紫外区的谐波发生器、光参量振荡和光参量放大器件或光波导器件。所述的谐波发生器为从红外到紫外区的光参量振荡与光参量放大器件。所述的NaSr3Be3B3O9F4化合物可采用固相合成方法在高温下烧结而得(见实施例I)，其反应方程式为3SrC03+6Be0+6H3B03+2NaF+3SrF2 = 2NaSr3Be3B309F4+3C02 丨 +9Η20 或3SrC03+6Be0+3B203+2NaF+3SrF2 = 2NaSr3Be3B309F4+3C02 个。固相合成的NaSr3Be3B3O9F4 (NSBBF)多晶粉末，经过粉末倍频效应测试，确认这种化合物具有粉末倍频效应，效应约为5倍KDP。NaSr3Be3B3O9F4非线性光学晶体的熔盐法生长，以NaF、SrF2和B2O3的混合物为助熔剂；用钼坩埚做容器、电阻丝作加热元件、选用A1-708P型可编程自动控温仪；所生长的氟硼铍酸锶钠非线性光学晶体经过单晶结构测试确认NaSr3Be3B3O9F4非线性光学晶体属三方晶系，空间群为R3m，熔点为850°C，在空气中不潮解，分子量为 565. 31，单胞参数为a=b=10. 4466(13)A;c=8. 3093(17)Α，α = β =90。，γ =120。，ν=785. 3(2)Α3，Ζ = 3 ;其具体结构由图 3 给出;NaSr3Be3B309F4 结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氟硼铍酸锶钠非线性光学晶体，其分子式为NaSr3Be3B3O9F4，属三方晶系，空间群为R3m，熔点约为850℃，在空气中不潮解，分子量为565.31，单胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝3。FDA0000068309860000011.tif,FDA0000068309860000012.tif,FDA0000068309860000013.tif
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈创天，黄洪伟，姚吉勇，王晓洋，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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