氟硼硝酸鉀、氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體及制法和用途
【專利摘要】一種K4(B3O3F6)(NO3)化合物及非線性光學(xué)晶體，晶體結(jié)構(gòu)不具有對稱中心，屬于立方晶系，空間群為P213，晶胞參數(shù)Z=8，單胞體積為可采用助熔劑自發(fā)成核或助熔劑頂部籽晶方法生長晶體，助熔劑為KNO3-KF；該晶體具有非線性光學(xué)效應(yīng)，可用于制備激光輸出頻率轉(zhuǎn)換的激光器；用于制備對波長1064nm的激光光束產(chǎn)生2倍頻，3倍頻，4倍頻或5倍頻的諧波光輸出的諧波發(fā)生器；用于制備產(chǎn)生波長低于200nm的諧波光輸出的諧波發(fā)生器；用于制備紫外區(qū)的諧波發(fā)生器、光參量振蕩與光參量放大器件及光波導(dǎo)器件；諧波發(fā)生器為從紅外到深紫外區(qū)的光參量振蕩與光參量放大器件。
【專利說明】氟硼硝酸鉀、氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體及制法和用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電子功能材料及生長方法和用途，特別是涉及一種化學(xué)式為K4(B3O3F6) (NO3)的氟硼硝酸鉀、氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體及制法和用途。

【背景技術(shù)】
[0002]非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換晶體主要用于激光倍頻、和頻、差頻、多次倍頻、光參量振蕩和光參量放大等方面，從而拓寬了激光輻射波長的范圍，開辟新的激光光源。
[0003]紫外和深紫外激光通常是指波長范圍介于400nm到150nm的激光。產(chǎn)生紫外和深紫外激光的激光器主要有兩種，一種是準(zhǔn)分子激光器，另一種是全固態(tài)激光器。雖然準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的激光功率大，但是它的光束質(zhì)量不佳，激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，維護(hù)起來也不夠方便。而以激光二極管作為泵浦源的全固態(tài)激光器彌補(bǔ)了準(zhǔn)分子激光器的不足，其產(chǎn)生的光束質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)簡單，便于應(yīng)用。全固態(tài)激光器產(chǎn)生紫外激光的關(guān)鍵，是通過非線性光學(xué)晶體進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。因此非線性光學(xué)晶體的性能直接影響著紫外激光的產(chǎn)生。隨著光刻技術(shù)、精密儀器加工、激光醫(yī)療、光化學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，對紫外和深紫外相干光源的需求越來越迫切，因此，探索研究性能優(yōu)異的紫外和深紫外非線性光學(xué)晶體具有重要的實際意義。
[0004]硼酸鹽非線性光學(xué)晶體具有適中的倍頻系數(shù)，較高的抗激光損傷閾值和紫外透過率，因此這類晶體常被用于實現(xiàn)紫外相干光輸出。常用的紫外非線性光學(xué)晶體包括 β -BaB2O4 (BBO)、LiB3O5 (LBO)、CsB3O5 (CBO)、CsLiB6O10 (CLBO)、KBe2BO3F2 (KBBF)。并且，KBBF晶體是目前唯一已實用化的能夠通過直接倍頻方式輸出深紫外激光的非線性光學(xué)晶體。KBBF晶體紫外截止邊為147nm，具有良好的深紫外光透過性。倍頻系數(shù)dn=0.49pm/V (d36(KDP)=0.39pm/v),雙折射率Δη=0.081 ( λ =1064nm),倍頻相位匹配范圍可擴(kuò)展至170nm。利用KBBF棱鏡耦合器件，實現(xiàn)了 Nd = YAG激光(1064nm)的六倍頻(從354.7nm到177.3nm)激光輸出。雖然這些材料的晶體生長技術(shù)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(xí)性嚴(yán)重及價格昂貴等。因此，尋找新的非線性光學(xué)晶體材料仍然是一個非常重要的工作。
[0005]本發(fā)明所要解決的問題是提供一種透光波段較寬，二階非線性光學(xué)系數(shù)較大，可實現(xiàn)相位匹配，容易制備且穩(wěn)定性較好的無機(jī)化合物氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體及制備方法和用途。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種氟硼硝酸鉀化合物，其化學(xué)式為K4 (B3O3F6) (NO3)。
[0007]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體，其化學(xué)式為K4(B3O3F6) (NO3)。
[0008]本發(fā)明的再一目的在于提供一種氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體的生長方法。
[0009]本發(fā)明還有一個目的在于提供氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體的用途。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]本發(fā)明提供的氟硼硝酸鉀化合物，其化學(xué)式為K4(B3O3F6) (NO3)。
[0012]本發(fā)明的氟硼硝酸鉀化合物K4(B3O3F6) (NO3)，可采用固相合成方法在高溫下燒結(jié)來獲得，其反應(yīng)方程式為:KBF4+KN03+2KF+2H3B03=K4B303F6 (NO3)+3Η20 ?
[0013]具體工藝如下:
[0014]合成K4 (B3O3F6) (NO3)所用試劑的投料量:
[0015]KBF4 126 克(l.0mole);
[0016]H3BO3 124 克(2.0mole);
[0017]KNO3 101 克(l.0mole);
[0018]KF 58 克(2.0mole);
[0019]具體操作步驟如下:
[0020]按上述質(zhì)量準(zhǔn)確稱量，放入瑪瑙研缽中，混合均勻并仔細(xì)研磨，然后裝入Φ 80mmX 70mm的有蓋鉬坩堝中，將其壓實，放入馬弗爐中，緩慢升溫至350°C燒結(jié)48小時，開始升溫速率一定要緩慢，防止因分解造成配比的變化，使固相反應(yīng)充分進(jìn)行，降至室溫后，用粉末X射線衍射確認(rèn)產(chǎn)物純度。
[0021]本發(fā)明提供的氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體，其化學(xué)式為K4(B3O3F6) (NO3),該氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)的晶體結(jié)構(gòu)不具有對稱中心，屬于立方晶系，空間群為P2J，晶胞參數(shù)a= 13.33A, Z=8，單胞體積為V=2370.30 A3；晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0022]本發(fā)明提供的氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體的生長方法，其為助熔劑自發(fā)成核生長方法，所述助熔劑為KNO3-KF,所述助熔劑生長方法的步驟如下:
[0023]按照摩爾比為K4 (B3O3F6) (NO3): KNO3: KF=1: 2 ~10:0.5 ~3 的比例，將固相合成得到的氟硼硝酸鉀化合物、硝酸鉀和氟化鉀混合均勻；或者按照摩爾比為KBF4: H3BO3: KNO3: KF=1:1~4:3~12:0.5~5的比例，將分析純的氟硼酸鉀、硼酸、硝酸鉀和氟化鉀混合均勻；將上述混合均勻的物料裝入鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500°C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500°C持續(xù)20小時，降至飽和溫度之上2°C，開始降溫生長，降溫速率為0.5-30C /天，降溫區(qū)間為20°C ;待物料冷卻后，用去離子水洗去助熔劑，得到毫米級的透明晶體；該透明晶體的化學(xué)式為K4 (B3O3F6) (NO3)，其結(jié)構(gòu)不具有對稱中心，屬于立方晶系，空間群為P2J，晶胞參數(shù)a= 13.33A, Z=8，單胞體積為 V=2370.30 A3。
[0024]本發(fā)明還提供了氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體的另一種生長方法，其為助熔劑頂部籽晶生長方法，其步驟如下:按照摩爾比為K4(B3O3F6) (NO3):KNO3:KF=1:2~10:0.5~3的比例，將固相合成得到的氟硼硝酸鉀化合物、硝酸鉀和氟化鉀混合均勻；或者按照摩爾比為KBF4: H3BO3: KNO3: KF=1:1~4:3~12:0.5~5的比例，將分析純的氟硼酸鉀、硼酸、硝酸鉀和氟化鉀混合均勻；將上述混合均勻的物料裝入鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500°C持續(xù)20小時，待物料充分熔融，降溫至飽和溫度之上2°C，把裝在籽晶桿上的籽晶放入熔體中，同時以10-20轉(zhuǎn)/分的速率旋轉(zhuǎn)籽晶桿，降溫至飽和溫度，再以0.5-30C /天的速率緩慢降溫，降溫區(qū)間為20°C ;降溫結(jié)束后，將所得晶體提離液面，并以10-30°C /小時的速率降至室溫得到毫米級的透明晶體，該透明晶體化學(xué)式SK4(B3O3F6) (NO3)，其結(jié)構(gòu)不具有對稱中心，屬于立方晶系，空間群為P2J，晶胞參數(shù)a= 13.33k, Z=8,單胞體積為V=2370.30 A3。
[0025]將上述二種生長方法生長的透明單晶研磨成粉末，對其進(jìn)行XRD表征，結(jié)果如圖2所示。圖2中XRD譜線與K4(B3O3F6) (NO3)的標(biāo)準(zhǔn)譜線完全相同，表示生長得到的單晶是K4(B3O3F6) (NO3)純相。
[0026]本發(fā)明提供的氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體的用途，該氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體用于制備激光輸出頻率轉(zhuǎn)換的激光器；或
[0027]用于制備對波長1064nm的激光光束產(chǎn)生2倍頻，3倍頻，4倍頻或5倍頻的諧波光輸出的諧波發(fā)生器；或
[0028]用于制備產(chǎn)生波長低于200nm的諧波光輸出的諧波發(fā)生器；或
[0029]用于制備紫外區(qū)的諧波發(fā)生器、光參量振蕩與光參量放大器件及光波導(dǎo)器件；
[0030]所述的諧波發(fā)生器為從紅外到深紫外區(qū)的光參量振蕩與光參量放大器件。
[0031]本發(fā)明的效果:
[0032]本發(fā)明提供的化學(xué)式為K4(B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體的粉末倍頻效應(yīng)是KDP的2倍，通過紫外可見漫反射方法測量了其紫外吸收邊小于200nm ；K4(B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體能夠?qū)崿F(xiàn)Nd = YAG激光(λ =1064nm)的2倍頻、3倍頻、4倍頻或5倍頻，甚至用于產(chǎn)生比200nm更短的諧波光輸出；另外K4 (B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體無色透明，為非同成分熔融化合物，在空氣中不潮解，化學(xué)穩(wěn)定性好；因而，K4(B3O3F6) (NO3)具有作為紫外波段非線性光學(xué)晶體的潛力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是K4(B3O3F6) (NO3)晶體的結(jié)構(gòu)示意圖，其為K、B、N、0、F原子沿[111]方向的投影。
[0034]圖2是K4 (B3O3F6) (NO3)晶體研磨成粉后的衍射圖。
[0035]圖3為K4(B3O3F6) (NO3)作為倍頻晶體應(yīng)用時非線性光學(xué)效應(yīng)的典型示意圖
[0036]I是激光器，2是入射激光束，3是經(jīng)后處理及光學(xué)加工的K4 (B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體，4是所產(chǎn)生的出射激光束，5是濾波片。

【具體實施方式】
[0037]實施例1:制備K4 (B3O3F6) (NO3)化合物
[0038]合成K4 (B3O3F6) (NO3)所用試劑的投料量:
[0039]KBF4 126 克(l.0mole)
[0040]H3BO3 124 克(2.0mole)
[0041]KNO3 101 克(l.0mole)
[0042]KF58 克(2.0mole)
[0043]具體操作步驟如下:
[0044]按上述質(zhì)量準(zhǔn)確稱量，放入瑪瑙研缽中，混合均勻并仔細(xì)研磨，然后裝入Φ 80mmX 70mm的有蓋鉬坩堝中，將其壓實，放入馬弗爐中，緩慢升溫至350°C燒結(jié)48小時，開始升溫速率一定要緩慢，防止因分解造成配比的變化，使固相反應(yīng)充分進(jìn)行，降至室溫后，用粉末X射線衍射確認(rèn)產(chǎn)物純度。
[0045]實施例2-13為生長K4 (B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體的實施例。
[0046]實施例2:
[0047]按照K4 (B3O3F6) (NO3): KNO3: KF的摩爾比=1:2:0.5的比例，將固相合成得到的氟硼硝酸鉀化合物206.5克、硝酸鉀101克、氟化鉀14.5克混合均勻，裝入直徑為7厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，降至飽和溫度之上2°C，開始降溫生長，降溫速率為0.5° C/天，降溫區(qū)間為20° C ;待物料冷卻后，用去離子水洗去助熔劑(KNO3-KF),得到塊狀透明的K4(B3O3F6) (NO3)單晶。
[0048]實施例3:
[0049]按照K4(B3O3F6) (NO3):KNO3:KF的摩爾比=1:4:1.5的比例，將固相合成得到的氟硼硝酸鉀化合物206.5克、硝酸鉀202克、氟化鉀43.5克混合均勻，裝入直徑為7厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，降至飽和溫度之上2°C，開始降溫生長，降溫速率為1° C/天，降溫區(qū)間為20° C ;待物料冷卻后，用去離子水洗去助熔劑(KNO3-KF),得到塊狀透明的K4(B3O3F6) (NO3)單晶。
[0050]實施例4:
[0051]按照K4(B3O3F6) (NO3):KNO3:KF的摩爾比=1:10:3的比例，將固相合成得到的氟硼硝酸鉀化合物206.5克、硝酸鉀505克、氟化鉀87克混合均勻，裝入直徑為8厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，降至飽和溫度之上2V，開始降溫生長，降溫速率為3° C/天，降溫區(qū)間為20° C ;待物料冷卻后，用去離子水洗去助熔劑(KNO3-KF),得到塊狀透明的K4(B3O3F6) (NO3)單晶。
[0052]實施例5:
[0053]按照摩爾比為KBF4: H3BO3: KNO3: KF=1: 1:3:0.5的比例，將分析純的氟硼酸鉀63克、硼酸31克、硝酸鉀151.5克和氟化鉀14.5克混合均勻，裝入直徑為7厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，在飽和溫度之上2。C開始降溫，降溫速率為0.5° C/天，降溫區(qū)間為20° C ;待物料冷卻后，用去離子水洗去助熔劑(H3BO3-KNO3-KF )，得到塊狀透明的 K4 (B3O3F6) (NO3)單晶。
[0054]實施例6:
[0055]按照摩爾比為KBF4:H3B03:KN03:KF=1:2:6:2的比例，將分析純的氟硼酸鉀63克、硼酸62克、硝酸鉀303克和氟化鉀58克混合均勻，裝入直徑為8厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，在飽和溫度之上2。C開始降溫，降溫速率為2° C/天，降溫區(qū)間為20° C ;待物料冷卻后，用去離子水洗去助熔劑(H3BO3-K NO3-KF )，得到塊狀透明的 K4 (B3O3F6) (NO3)單晶。
[0056]實施例7:
[0057]按照摩爾比為KBF4 = H3BO3:KN03:KF=1:4:12:5的比例，將分析純的氟硼酸鉀63克、硼酸124克、硝酸鉀606克和氟化鉀145克混合均勻，裝入直徑為8厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，在飽和溫度以上2° C開始降溫，降溫速率為3° C/天，降溫區(qū)間為20° C ;待物料冷卻后，用去離子水洗去助熔劑(H3BO3-KNO3-KF )，得到塊狀透明的 K4 (B3O3F6) (NO3)單晶。
[0058]采用頂部籽晶熔鹽法生長晶體K4 (B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體:
[0059]實施例8:
[0060]按照K4(B3O3F6) (NO3):KNO3:KF的摩爾比=1:2:0.5的比例，將固相合成得到的氟硼硝酸鉀化合物206.5克、硝酸鉀101克、氟化鉀14.5克混合均勻，裝入直徑為7厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，降溫至飽和溫度以上2° C，把裝在籽晶桿上的籽晶放入熔體中，同時以10轉(zhuǎn)/分的速率旋轉(zhuǎn)籽晶桿，再以
0.5° C/天的速率緩慢降溫。降溫區(qū)間為20° C ;降溫結(jié)束后，即可得到所需晶體，將晶體提離液面，以10° C/小時的速率降至室溫，即可得到較大尺寸的透明的K4(B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體。
[0061]實施例9:
[0062]按照K4(B3O3F6) (NO3):KNO3:KF的摩爾比=1:4:1.5的比例，將固相合成得到的氟硼硝酸鉀化合物206.5克、硝酸鉀202克、氟化鉀43.5克混合均勻，裝入直徑為8厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，降溫至飽和溫度以上2° C，把裝在籽晶桿上的籽晶放入熔體中，同時以15轉(zhuǎn)/分的速率旋轉(zhuǎn)籽晶桿，再以1° C/天的速率緩慢降溫。降溫區(qū)間為20° C ;降溫結(jié)束后，即可得到所需晶體，將晶體提離液面，以20° C/小時的速率降至室溫，即可得到較大尺寸的透明WK4 (B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體。
[0063]實施例10:
[0064]按照K4(B3O3F6) (NO3):KNO3:KF的摩爾比=1:10:3的比例，將固相合成得到的氟硼硝酸鉀化合物206.5克、硝酸鉀505克、氟化鉀87克混合均勻，裝入直徑為8厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，降溫至飽和溫度以上2° C，把裝在籽晶桿上的籽晶放入熔體中，同時以20轉(zhuǎn)/分的速率旋轉(zhuǎn)籽晶桿，再以3° C/天的速率緩慢降溫。降溫區(qū)間為20° C ;降溫結(jié)束后，即可得到所需晶體，將晶體提離液面，以30° C/小時的速率降至室溫，即可得到較大尺寸的透明WK4 (B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體。
[0065]實施例11:
[0066]按照摩爾比為KBF4: H3BO3: KNO3: KF=1: 1:3:0.5的比例，將分析純的氟硼酸鉀63克、硼酸31克、硝酸鉀151.5克和氟化鉀14.5克混合均勻，裝入直徑為7厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，降溫至飽和溫度以上2° C，把裝在籽晶桿上的籽晶放入熔體中，同時以10轉(zhuǎn)/分的速率旋轉(zhuǎn)籽晶桿，再以0.5° C/天的速率緩慢降溫。降溫區(qū)間為20° C ;降溫結(jié)束后，即可得到所需晶體，將晶體提離液面，以10° C/小時的速率降至室溫，即可得到較大尺寸的透明的K4 (B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體。
[0067]實施例12:
[0068]按照摩爾比為KBF4: H3BO3: KNO3: KF=1: 2:6: 2的比例，將分析純的氟硼酸鉀63克、硼酸62克、硝酸鉀303克和氟化鉀58克混合均勻，裝入直徑為7厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，降溫至飽和溫度以上2° C，把裝在籽晶桿上的籽晶放入熔體中，同時以15轉(zhuǎn)/分的速率旋轉(zhuǎn)籽晶桿，再以1° C/天的速率緩慢降溫。降溫區(qū)間為20° C ;降溫結(jié)束后，即可得到所需晶體，將晶體提離液面，以20° C/小時的速率降至室溫，即可得到較大尺寸的透明的K4(B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體。
[0069]實施例13:
[0070]按照摩爾比為KBF4 = H3BO3:KN03:KF=1:4:12:5的比例，將分析純的氟硼酸鉀63克、硼酸124克、硝酸鉀606克和氟化鉀145克混合均勻，裝入直徑為7厘米的鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500° C持續(xù)20小時，降溫至飽和溫度以上2° C，把裝在籽晶桿上的籽晶放入熔體中，同時以20轉(zhuǎn)/分的速率旋轉(zhuǎn)籽晶桿，再以3° C/天的速率緩慢降溫。降溫區(qū)間為20° C ;降溫結(jié)束后，即可得到所需晶體，將晶體提離液面，以30° C/小時的速率降至室溫 ，即可得到較大尺寸的透明的K4(B3O3F6) (NO3)非線性光學(xué)晶體。
[0071]實施例14:
[0072]關(guān)于K4 (B3O3F6) (NO3)晶體作為倍頻晶體的應(yīng)用
[0073]^ K4 (B3O3F6) (NO3)晶體加工切割，定向，拋光后置于圖3所示裝置中的3位置。在室溫下，用Nd: YAG激光器作光源,入射波長為1064nm的紅外光,輸出波長為532nm的綠光，激光強(qiáng)度相當(dāng)于同等條件下KDP倍頻輸出的2倍。
【權(quán)利要求】
1.一種氟硼硝酸鉀化合物，其化學(xué)式為K4(B3O3F6) (NO3)。
2.—種氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體，其化學(xué)式為K4 (B3O3F6) (NO3)，其晶體結(jié)構(gòu)不具有對稱中心，屬于立方晶系，空間群為P2J，晶胞參數(shù)a= 13.33A，Z=8，單胞體積為￥=2370.30 Λ3。
3.—種權(quán)利要求2所述的氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體的生長方法，其為助熔劑自發(fā)成核生長方法，所述助熔劑為KNO3-KF,所述助熔劑生長方法的步驟如下: 按照摩爾比為K4(B3O3F6) (NO3): KNO3: KF=1: 2~10:0.5~3的比例，將固相合成得到的氟硼硝酸鉀化合物、硝酸鉀和氟化鉀混合均勻；或者按照摩爾比為KBF4:H3B03:KN03:KF=1:1~4:3~12:0.5~5的比例，將分析純的氟硼酸鉀、硼酸、硝酸鉀和氟化鉀混合均勻；將上述混合均勻的物料裝入鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500°C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500°C持續(xù)20小時，在飽和溫度之上2°C開始降溫，降溫速率為0.5-30C /天，降溫區(qū)間為20°C ;待物料冷卻后，用去離子水洗去助熔劑，得到毫米級的透明晶體；該透明晶體的化學(xué)式為K4(B3O3F6) (NO3)，其結(jié)構(gòu)不具有對稱中心，屬于立方晶系，空間群為P2J，晶胞參數(shù)a= 13.33A, Z=8，單胞體積為 V=2370.30 K、。
4.一種權(quán)利要求2所述的氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體的生長方法，其為助熔劑頂部籽晶生長方法，其步驟如下: 按照摩爾比為K4(B3O3F6) (NO3): KNO3: KF=1: 2~10:0.5~3的比例，將固相合成得到的氟硼硝酸鉀化合物、硝酸鉀和氟化鉀混合均勻；或者按照摩爾比為KBF4: H3BO3: KNO3: KF=1:1~4:3~12:0.5~5的比例，將分析純的氟硼酸鉀、硼酸、硝酸鉀和氟化鉀混合均勻；將上述混合均勻的物料裝入鉬坩堝中，置于單晶生長爐中500° C熔融，多次加料熔融后，用鉬金攪拌棒對熔體進(jìn)行攪拌，使得熔體充分熔解；將熔體在晶體生長爐中恒溫500°C持續(xù)20小時，待物料充分熔融，降溫至飽和溫度之上2°C，把裝在籽晶桿上的籽晶放入熔體中，同時以10-20轉(zhuǎn)/分的速率旋轉(zhuǎn)籽晶桿，降溫至飽和溫度，再以0.5-30C /天的速率緩慢降溫，降溫結(jié)束后，將所得晶體提離液面，并以10-30°C /小時的速率降至室溫得到毫米級的透明晶體，該透明晶體化學(xué)式SK4(B3O3F6) (NO3),其結(jié)構(gòu)不具有對稱中心，屬于立方晶系，空間群為P2J，晶胞參數(shù)a= 13.33A, Z=8,單胞體積為V=2370.30 A3?
5.一種權(quán)利要求2所述的氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體的用途，其特征在于，該氟硼硝酸鉀非線性光學(xué)晶體用于制備激光輸出頻率轉(zhuǎn)換的激光器；或 用于制備對波長1064nm的激光光束產(chǎn)生2倍頻，3倍頻，4倍頻或5倍頻的諧波光輸出的諧波發(fā)生器；或 用于制備產(chǎn)生波長低于200nm的諧波光輸出的諧波發(fā)生器；或 用于制備紫外區(qū)的諧波發(fā)生器、光參量振蕩與光參量放大器件及光波導(dǎo)器件；所述的諧波發(fā)生器為從紅外到深紫外區(qū)的光參量振蕩與光參量放大器件。
【文檔編號】C30B9/12GK104178811SQ201310188733
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月21日
【發(fā)明者】羅思揚, 林哲帥, 陳創(chuàng)天 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所