[发明专利]非线性光学晶体氟硼酸铍及其制备方法和用途

摘要

本发明提供一种新型非线性光学晶体氟硼酸铍及其制备方法用途，所述晶体的化学式为Be2BO3F(简称BBF)。其晶体结构属于三方晶系，空间群为R32，晶胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，z＝3，单胞体积为它的倍频系数约为KH2PO4(KDP)的2.2倍。它的紫外吸收边短于180nm。Be2BO3F具有非线性光学效应，在空气中不潮解，化学稳定性好，可在各种非线性光学领域中得到广泛应用，并将开拓深紫外波段的非线性光学应用。 1

主权项

1.一种氟硼酸铍非线性光学晶体，其特征在于，所述晶体的化学式为Be₂BO₃F；该晶体不具有对称中心，属于三方晶系，空间群为R32，晶胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，z＝3，单胞体积为

2.根据权利要求1所述的氟硼酸铍非线性光学晶体，其特征在于，晶体体积大于0.5mm³。

3.根据权利要求1所述的氟硼酸铍非线性光学晶体，其特征在于，晶体体积大于2.0mm³。

4.权利要求1所述的氟硼酸铍非线性光学晶体的生长方法，其特征在于，采用水热法生长，以H₃BO₃‑NH₄F为矿化剂体系，其步骤如下：将氟硼酸铍化合物与矿化剂H₃BO₃和NH₄F放入水热釜中，加入水，升温至250～350℃，恒温7～14天后，降温至40～60℃，停止加热，待样品冷却后，洗净，即获得所述氟硼酸铍光学晶体。

5.根据权利要求4所述的生长方法，其特征在于，所述氟硼酸铍化合物与矿化剂的摩尔比为1:(2～3)。

6.根据权利要求4或5所述的生长方法，其特征在于，矿化剂中的NH₄F与H₃BO₃的质量比介于1/2～1/6之间。

7.根据权利要求4或5所述的生长方法，其特征在于，所述氟硼酸铍化合物与矿化剂混合均匀后再放入水热釜中。

8.根据权利要求4所述的生长方法，其特征在于，水的加入量为水热釜体积的1/3～2/3，ml/ml。

9.根据权利要求8所述的生长方法，其特征在于，水的加入量为水热釜体积的1/3～1/2，ml/ml。

10.根据权利要求4所述的生长方法，其特征在于，降温至40～60℃的速度为每小时3～10℃。

11.根据权利要求10所述的生长方法，其特征在于，降温至40～60℃的速度为每小时5℃。

12.根据权利要求4所述的生长方法，其特征在于，样品冷却至20～30℃后进行洗净处理。

13.根据权利要求12所述的生长方法，其特征在于，洗净使用的溶剂为水、乙醇或其混合物。

14.根据权利要求4所述的生长方法，其特征在于，制备得到的晶体体积大于2.0mm³。

15.根据权利要求6所述的生长方法，其特征在于，所述的氟硼酸铍化合物的制备步骤如下：准备原料NH₄F、BeO和H₃BO₃，将原料加入水热釜中，加入水，缓慢升温到180～240℃后，恒温5～7天；冷却后，取出洗净，即可获得所述的氟硼酸铍化合物。

16.根据权利要求15所述的生长方法，其特征在于，NH₄F、BeO与H₃BO₃的摩尔比为(0.1～0.8):1:(0.5～2.5)。

17.根据权利要求16所述的生长方法，其特征在于，NH₄F、BeO与H₃BO₃的摩尔比为0.5:1:(0.5～2.5)。

18.根据权利要求15所述的生长方法，其特征在于，所述的氟硼酸铍化合物的制备中，水的加入量为水热釜体积的1/3～2/3，ml/ml。

19.根据权利要求18所述的生长方法，其特征在于，所述的氟硼酸铍化合物的制备中，水的加入量为水热釜体积的1/3～1/2，ml/ml。

20.根据权利要求15所述的生长方法，其特征在于，所述的氟硼酸铍化合物的制备中，缓慢升温到200～220℃。

21.根据权利要求15所述的生长方法，其特征在于，所述的氟硼酸铍化合物的制备中，冷却速度为5～10℃/小时，冷却至20～30℃。

22.根据权利要求15所述的生长方法，其特征在于，所述的氟硼酸铍化合物的制备中，洗净使用的溶剂为水、乙醇或其混合物。

23.权利要求1所述的氟硼酸铍非线性光学晶体的生长方法，其特征在于，采用熔盐法生长，以B₂O₃‑NH₄F为助熔剂体系，其步骤如下：以BeO、NH₄BF₄、B₂O₃、NH₄F为原料，混合均匀研磨后，装入白金管中，再将白金管用氢氧焰封口；将密封的白金管放入反应釜中，白金管外用氧化铝粉末填充；将反应釜在电阻丝发热炉中升温至650℃～800℃，恒温10～15天，然后按每小时1～3℃的速率降温至350～450℃，然后按每小时5～10℃的速率降温至40～60℃，停止加热，待样品冷却至20～30℃后，洗净，即获得所述氟硼酸铍光学晶体。

24.根据权利要求23所述的生长方法，其特征在于，所述BeO、NH₄BF₄、B₂O₃、NH₄F的摩尔比为3～8:1～2:6～16：2～5。

25.根据权利要求23所述的生长方法，其特征在于，洗净使用的溶剂为水、乙醇或其混合物。

26.根据权利要求23所述的生长方法，其特征在于，制备得到的晶体体积大于0.5mm³。

27.权利要求1‑3任一项所述的氟硼酸铍非线性光学晶体的用途，该晶体用于激光器激光输出的频率变换。

28.根据权利要求27所述的用途，其特征在于，该晶体用于对波长为1.064μm的激光光束产生2倍频或3倍频或4倍频或5倍频或6倍频的谐波光输出；

或者，该晶体用于产生低于200nm的谐波光输出；

或者，所述晶体用于深紫外区的谐波发生器，光参量与放大器件及光波导器件。