[发明专利]化合物硅酸铋铯非线性光学晶体及其制备方法和用途

说明书

化合物硅酸铋铯非线性光学晶体及其制备方法和用途，该化合物的化学式为Cs₆Bi₆Si₆O₂₄，是将含铯、铋、硅的化合物原料混合并充分研磨，低温锻烧以除去原料中的水分、气体，增温继续锻烧，期间多次取出并研磨，冷却至室温，得到硅酸铋铯纯相；将所得化合物硅酸铋铯单相与助熔剂的混合物，升温化料获得均一的混合溶液，或直接将含铯化合物、含铋化合物和含硅化合物的混合物或含铯化合物、含铋化合物和含硅化合物与助熔剂的混合物升温达到熔融状态；利用铂金丝将硅酸铋铯籽晶缓慢下降至接触液面或液面以下进行回熔处理，然后降温至饱和温度以下或恒温生长，获得本发明产品。所得产品具有较宽的透过范围，且物理化学性质稳定，不易潮解，可制备倍频器件。

技术领域

本发明属于光学晶体材料技术领域，涉及一种硅酸铋铯非线性光学晶体及其制备方法和应用。

背景技术

激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。激光广泛应用于军事、工业、医疗、生活等领域，如激光加工、光纤通信、激光武器等。通过受激辐射产生的激光波长有限，而在实际应用中，应用领域不同，所需要的激光波段也不同，因此需要对激光进行调谐。非线性光学晶体可以利用晶体的非线性光学特性对激光进行变频，是制备光学器件的关键材料。目前为止，具有代表性的二阶非线性光学晶体主要有:LN(LiNbO₃)、BBO(β-BaB₂O₄)、KBe₂BO₃F₂(KBBF)、KDP(KH₂PO₄)、KTP(KTiOPO₄)、LBO(LiB₃O₅)等。虽然这些晶体材料日趋成熟，基本能够满足需求，但仍具有一定的局限性，如BBO晶体在生长过程中存在相变问题，KBBF晶体存在层状生长习性和原料剧毒问题，LN晶体激光损伤阈值低等。因此，探索新型综合性能优异的非线性光学晶体仍具有重要的研究意义。

近年来，在紫外波段非线性光学晶体研究中硼酸盐材料较多，而硅酸盐材料研究较少，这是因为具有非中心对称结构的硅酸盐晶体倍频较小，并且一些具有倍频效应的硅酸盐晶体不能实现相位匹配而难以实际应用。

发明内容

本发明将含有孤对电子且极性较大的Bi³⁺引入硅酸盐中，获得一种性能优异的非线性光学晶体。本发明中的硅酸铋铯非线性光学晶体具有较大的粉末倍频效应，其紫外截止边达到291nm，具有较宽的透过范围，是一种具有潜在应用的非线性光学晶体材料。

本发明目的一在于提供化合物硅酸铋铯非线性光学晶体，化学式为Cs₆Bi₆Si₆O₂₄；

本发明目的二在于提供一种硅酸铋铯二阶非线性光学晶体的制备方法和生长方法；

本发明目的三是提供硅酸铋铯非线性光学器件的用途。

实现上述目的可通过以下技术方案:

本发明提供的化合物硅酸铋铯，其化学式为Cs₆Bi₆Si₆O₂₄；获得该化合物的方法是，将含铯化合物、含铋化合物、含硅化合物原料混合均匀并充分研磨，放入电阻炉中低温锻烧以除去原料中的水分、气体，增温继续锻烧，期间多次取出并研磨，冷却至室温，得到硅酸铋铯纯相；

所述含铯化合物包括氧化铯、氢氧化铯或铯盐中的至少一种；铯盐包括氟化铯、氯化铯、溴化铯、硝酸铯、碳酸铯、草酸铯、碳酸氢铯、硫酸铯中的至少一种；

所述含铋化合物包括氧化铋、氢氧化铋或铋盐中的至少一种；铋盐包括氯化铋、硝酸铋、草酸铋、硫酸铋中的至少一种；