[发明专利]用于紫外波段的硼酸盐双折射晶体及生长方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种硼酸盐双折射晶体，特别是适用于紫外波段的化学式为KBaSc(B₃O₆)₂的双折射晶体及其制备和用途。

背景技术

双折射现象是光在各向异性介质中传播时表现出来的重要特征之一。当光入射到各向异性介质中时，分解为两束光而沿不同的方向发生折射，出射的两束光为振动方向相互垂直的线偏振光，其中一束遵从折射定律的称为寻常光（o光），其折射率用n_o表示，另一束不遵从折射定律的称为非常光（e光），其折射率用n_e表示，这种现象称为双折射现象，其中具有各向异性的晶体称为双折射晶体。利用双折射晶体的这种性质，可以得到线偏振光、实现对光束的位移等，从而使得双折射晶体成为制造偏振起偏棱镜、偏振分束棱镜等光电原件的重要材料，在光学和通讯领域有着重要应用。

常用的双折射材料主要有方解石（CaCO₃）、金红石（TiO₂）、YVO₄、LiNbO₃、MgF₂晶体和石英晶体等。方解石晶体主要以天然形式存在，人工合成困难，一般晶体尺寸较小，不能满足大尺寸晶体元件的需求，另外其使用波段也无法达到紫外区域（<250nm）；金红石晶体也存在类似的问题，人工合成困难、不能在紫外波段使用，并且该类晶体硬度大，加工器件难度大；YVO₄和LiNbO₃晶体均可以长出大尺寸单晶，但LiNbO₃晶体双折射率较小，并且这两种晶体均无法用于紫外波段；MgF₂晶体和石英晶体是可以用于紫外波段的晶体，但是它们的双折射率太小，限制了晶体的使用。近年来报道的可用于紫外波段的双折射晶体有α-BBO晶体和Ca₃(BO₃)₂晶体。高温相BaB₂O₄(α-BBO)晶体的透过范围为189-3500nm，双折射率较大，但是晶体易潮解，且由于晶体存在固态相变，在生长过程中易于开裂，对晶体质量有较大影响；

Ca₃(BO₃)₂晶体的透过范围是180-3800nm，缺点是在可见区双折射偏小，在紫外波段区透过不高，限制了它的使用。本发明提供的KBaSc(B₃O₆)₂双折射晶体的透过范围宽（184-3000nm），并且计算双折射率值大（λ＝589nm处n_o-n_e=0.1089），可用于紫外波段（180-350nm），且晶体易于生长，易于加工，不易潮解。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于紫外波段的硼酸盐双折射晶体，其化学式为KBaSc(B₃O₆)₂；其透过范围较宽（184-3000nm），可用于紫外波段（180nm-350nm），在λ=589nm处晶体折射率计算值为：n_o=1.6168，n_e=1.5079，Δn=0.1089，且晶体易于生长；

本发明另一目的是提供所述用于紫外波段的硼酸盐双折射晶体的生长方法；

本发明再一目的是提供所述用于紫外波段的硼酸盐双折射晶体的用途。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供的用于紫外波段的硼酸盐双折射晶体，其化学式为KBaSc(B₃O₆)₂，如如1所示，该晶体属于三方晶系，晶体结构中K原子和Ba原子为无序混合占位；空间群为R-3，晶胞参数为Z=3。KBaSc(B₃O₆)₂晶体的透过范围为184-3000nm；在λ=589nm处折射率计算值为：n_o=1.6168，n_e=1.5079，Δn=0.1089；晶体易于生长、易于切割、易于研磨、易于抛光和易于保存，在空气中稳定，不易潮解，不溶于水。

本发明的用于紫外波段的硼酸盐双折射晶体的生长方法，其采用自熔体自发结晶法或助熔剂法生长晶体。

所述的自熔体自发结晶法生长晶体的步骤如下：