[发明专利]化合物氟铝硼酸锂钠和氟铝硼酸锂钠双折射晶体及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种化合物氟铝硼酸锂钠和氟铝硼酸锂钠双折射晶体及制备方法和应用。该化合物的化学式为Li_xNa_(1‑x)AlB₂O₄F₂(x=0.4‑0.6)，分子量为163.96‑167.17，采用真空封管法合成。该双折射晶体的化学式为Li_xNa_(1‑x)AlB₂O₄F₂(x=0.4‑0.6)，分子量为163.96‑167.17，属于单斜晶系，空间群是P2₁/c，晶胞参数为a=3.6329(3)Å,b=14.1750(12)Å,c=8.3735(10)Å，V=423.39(7)ų,Z=4。该晶体用于红外‑深紫外波段，为双轴晶体，透过范围为200nm‑3μm；双折射为0.101(1064nm)。采用真空封管法制备晶体，该方法具有制备简单，生长周期短，所使用的起始原料毒性低，物化性质稳定等优点。可用于制作偏振分束棱镜，相位延迟器件和电光调制器件等。

技术领域

本发明涉及一种氟铝硼酸锂钠双折射晶体及其制备方法和应用，特别是一种用于红外-深紫外波段的分子式为Li_xNa_(1-x)AlB₂O₄F₂(x＝0.4-0.6)的氟铝硼酸锂钠双折射晶体及其制备方法和应用。

背景技术

双折射现象是光在非均匀的介质晶体中传播时表现出来的重要特性之一，产生这种现象的根本原因是晶体材料的各向异性，可以用光的横波性质来解释。光在光性非均质体均质体(如立方系以外的晶体)中传播时，除了个别特殊的方向(沿光轴方向)外，会改变其振动特点，分解为两个电场矢量振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两束偏振光，这种现象称为双折射，这样的晶体称为双折射晶体。两束偏振光中，o光(ordinaryray、寻常光)遵守折射定律，其折射率用n_o表示，e光(extraordinary ray、非常光)不遵从折射定律，其折射率用n_e表示。这两束折射光线的夹角大小与光波的传播方向以及偏振状态有关。双折射材料对调制偏振光至关重要，利用双折射晶体的特性可以得到线偏振光，实现对光束的位移等，因此支撑着关键的光学设备，如光隔离器、环形器、光束位移器、光学起偏器和光学调制器等。

常用的双折射材料主要有方解石晶体、金红石晶体、LiNbO₃晶体、YVO₄晶体、α-BaB₂O₄晶体以及MgF₂晶体等。MgF₂具有宽的透过范围，可以达到110-8500nm，但是其双折射太小，不适合用作制造格兰棱镜，只能用于洛匈棱镜，且光速分离角小，期间尺寸大，使用不便；LiNbO₃晶体虽然易于得到大尺寸晶体，但双折射率也很小，存在同样的问题。YVO₄是一种性能良好的人工制备的双折射晶体，但是它的透过截止边高于400nm，不能用于紫外区，而且由于YVO₄熔点高，必须使用铱坩埚进行提拉生长，且生长的气氛为弱氧气氛，从而在生长时存在铱元素的变价问题，从而使得晶体的质量下降，不易获得高质量的晶体；α-BaB₂O₄是唯一具有大双折射和DUV透明能力的商用双折射材料，但晶体易潮解，并且由于存在固态相变，很容易在晶体生长过程中开裂；以天然形式存在的方解石是应用比较广泛的双折射晶体，但是它人工合成困难，尺寸较小，杂质含量较高而且易于解离，无法满足大尺寸光学偏光元件的要求，普通晶体只能使用350nm以上的波段，紫外光学级方解石晶体获得困难，其使用波段也无法达到深紫外区(250nm)。金红石也主要以天然形式存在，人工合成比较困难，且尺寸较小，硬度大，难以加工。