高溫相鉬酸碲鋇晶體及其制備方法與應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高溫相鉬酸碲鋇晶體及其制備方法與應(yīng)用。高溫相鉬酸碲鋇晶體屬于正交晶系，空間群為Ｐｃａ２１，ａ＝１４．８６８３（２）ｂ＝５．６６３６０（１０）ｃ＝１７．６８４９（３）紫外－可見－近紅外透過光譜和中紅外透過光譜顯示，該晶體在３８０～５５３０ｎｍ的波長范圍內(nèi)透過，室溫下，用１０６４ｎｍ的紅外激光入射晶體，產(chǎn)生波長為５３２ｎｍ的綠光。采用助熔劑法生長。本發(fā)明專利技術(shù)還提供高溫相鉬酸碲鋇晶體作為非線性光學(xué)晶體用、雙折射晶體、壓電晶體、鐵電晶體、熱釋電晶體或激光基質(zhì)材料的應(yīng)用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種新型非線性光學(xué)晶體及其制備方法與用途，具體包括高溫相鉬酸 碲鋇(以下簡稱CI-BaTeMo2O9)晶體、制備方法和應(yīng)用，屬于晶體材料

技術(shù)介紹
自從1961年P(guān). A. Franken等人首次發(fā)現(xiàn)光學(xué)二次諧波以來，非線性光學(xué)的發(fā)展異 常迅猛，從
到研究領(lǐng)域，非線性光學(xué)的應(yīng)用都是十分廣泛的，例如①利用各種非 線性晶體做成電光開關(guān)，實(shí)現(xiàn)激光的調(diào)制；②利用二次及三次諧波的產(chǎn)生、二階及三階光學(xué) 和頻與差頻實(shí)現(xiàn)激光頻率的轉(zhuǎn)換，獲得短至紫外、真空紫外，長至遠(yuǎn)紅外的各種激光；同時， 可通過實(shí)現(xiàn)紅外頻率的上轉(zhuǎn)換來克服目前在紅外接收方面的困難；③利用光學(xué)參量振蕩實(shí) 現(xiàn)激光頻率的調(diào)諧。目前，與倍頻、混頻技術(shù)相結(jié)合已可實(shí)現(xiàn)從中紅外一直到真空紫外寬廣 范圍內(nèi)調(diào)諧；④利用一些非線性光學(xué)效應(yīng)中輸出光束所具有的位相共軛特征，進(jìn)行光學(xué)信 息處理、改善成像質(zhì)量和光束質(zhì)量；⑤利用各種非線性光學(xué)效應(yīng)，特別是共振非線性光學(xué)效 應(yīng)及各種瞬態(tài)相干光學(xué)效應(yīng)，研究物質(zhì)的高激發(fā)態(tài)及高分辨率光譜以及物質(zhì)內(nèi)部能量和激 發(fā)的轉(zhuǎn)移過程及其他弛豫過程等。而作為基礎(chǔ)的非線性光學(xué)材料，隨著激光技術(shù)的進(jìn)一步 發(fā)展及推廣應(yīng)用，對其性能的要求越來越多樣化，對其質(zhì)量也越來越高。理想的非線性光學(xué)材料應(yīng)該具有如下性質(zhì)(1)具有大的非線性光學(xué)系數(shù)—— 對于不同波段的非線性光學(xué)材料，其倍頻系數(shù)的要求又有所不同紅外波段(> 800nm) deff ^ IOOXd36 (KDP)；可見光波段(400 800nm) deff IOXd36 (KDP)；近紫外波段(200 400nm) deff ^3. 5X d36(KDP)；真空紫外波段(< 200nm) deff 1 X d36 (KDP) ； (2)能實(shí)現(xiàn)相位 匹配，最好能實(shí)現(xiàn)非臨界相位匹配；C3)具有高的透明度和寬的透過波段，對入射光波和倍 頻光波都具有良好的透過性；(4)材料的光損傷閾值要高，在強(qiáng)激光下不易發(fā)生表面坑點(diǎn)， 裂縫等缺陷，不易發(fā)生材料折射率的變化；( 晶體的激光轉(zhuǎn)換效率要高，以便于得到高功 率的激光輸出；(6)易于獲得大尺寸的、光學(xué)均勻、透明的晶體；(7)晶體的物化穩(wěn)定性好， 不易分解、潮解或發(fā)生相變；(8)晶體易于加工，而且價格低廉等。為適應(yīng)軍用和民用的需 要，性能優(yōu)異的新型非線性光學(xué)晶體的研究開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)今材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)。鉬酸碲鋇BaTeMo2O9存在高溫(α -BaTeMo2O9)和低溫(β -BaTeMo2O9)兩個相，研 究表明兩相在常溫常壓下均很穩(wěn)定；常壓下改變溫度兩相無相變。低溫相屬單斜晶系，空 間群為Ρ21，具有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能、壓電和電光性能，由休斯敦大學(xué)化學(xué)系H. S. Ra 等于2003年首次合成，由山東大學(xué)晶體材料研究所張衛(wèi)國等采用助熔劑法首次生長出 大尺寸單晶并對其性能進(jìn)行了表征，參考文獻(xiàn)為:Η. S. Ra，K. Μ. Ok, P. S. Halasyamani, Journal of theAmerican Chemical Society 125,7764 (2003) ；W. G. Zhang et al., Crystal Growth&Design 8,304(2008) ；W. Zhang, X. Tao, C. Zhang, H. Zhang, M. Jiang, Crystal Growth&Design 9,2633 (2009) ；Z.L. Gao et al. , Applied Physics Letters 95, 151107(2009) ；Z.Gao, X. Tao, X. Yin, W. Zhang, M. Jiang, Applied Physics Letters 93, 25^06^008)。另外，CN 100523311A(CN200610069169. 8)也提供了一種低溫相鉬酸硫鋇晶體及其制備方法與應(yīng)用。但是，高溫相鉬酸碲鋇(Q-BaTeM02O9)作為一種新型的雙折射 晶體和非線性光學(xué)晶體，目前國內(nèi)外還沒有關(guān)于其合成、生長、性質(zhì)和應(yīng)用方面的報道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在提供一種高溫相鉬酸碲鋇晶體，還提供該晶體的助熔劑生長方法，可 以獲得大小和質(zhì)量足夠測試性能和應(yīng)用的需要；此外，還提供該高溫相鉬酸碲鋇晶體的用 途。術(shù)語說明高溫相鉬酸碲鋇，記為α -BaTeMo2O9。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下一種高溫相鉬酸碲鋇晶體，化學(xué)式為BaTeMo2O9，屬于正交晶系，空間群為Pcd1, a =14. 8683 (2) A，b = 5. 66360 (10) A，c = 17. 6849 (3) A，紫夕卜 _ 可見-近紅外透過光譜和 中紅外透過光譜顯示，該晶體在380 5530nm的波長范圍內(nèi)透過，室溫下，用1064nm的紅 外激光入射晶體，產(chǎn)生波長為532nm的綠光。本專利技術(shù)上述高溫相鉬酸碲鋇晶體雙折射率大，532nm的綠光入射晶體時，晶體的折 射率分別為 nx = 2. 04，ny = 2. 08，nz = 2. 29，Δη = ηζ-ηχ = 0. 25，比 KTP 晶體的雙折射大 0. 14(波長為 532nm 的光入射 KTP 晶體時 nx = 1. 7778，ny = 1. 7875，nz = 1. 8875)。本專利技術(shù)上述高溫相鉬酸碲鋇晶體的制備方法，采用助熔劑法生長，步驟如下(1)將 BaC03、Ba(OH)2 或 BaO 之一與 Te02、MoO3 按化學(xué)計量比配料，在 560_580°C 合成高溫相鉬酸碲鋇多晶；將合成的高溫相鉬酸碲鋇多晶加入到助熔劑中，所述助熔劑是 TeO2-MoO3，其中TeO2與MoO3摩爾比為(4 0. 25) 1，高溫相鉬酸碲鋇多晶與助熔劑的摩 爾比為(1 0. 14) 1 ；將多晶和助熔劑研磨均勻，裝入鉬金坩堝；或者，采用直接混料法直接將BaC03、Ba (OH)2 或 BaO 之一與 1^02、] 003 按摩爾比 1 Q 5) (3 6) 稱量，混合均勻，裝入鉬金坩堝；(2)升溫至650°C使鉬金坩堝內(nèi)原料熔化并混合均勻，降溫自發(fā)結(jié)晶得小單晶，或 者降溫至熔體飽和點(diǎn)，下入高溫相鉬酸碲鋇籽晶再降溫使晶體生長；晶體生長溫度區(qū)間為 530 590°C ；降溫速率為0. 01 5°C /h，生長周期12 50天。反應(yīng)式為BaCO^I^A+ZMoOs — BaTeMo209+0)2 個步驟O)晶體生長的晶轉(zhuǎn)參數(shù)優(yōu)選為轉(zhuǎn)速5 50rpm，加速1 10s，運(yùn)行30 180s,間歇 5 50s。步驟O)晶體生長的降溫速率優(yōu)選為0. 01 0. 1°C /h。優(yōu)選的，步驟(1)中采用直接混料法時，按BaC03、Ba (OH)2或BaO之一與I1eO2J0O3 按摩爾比1 3.4 4稱量。現(xiàn)有技術(shù)中低溫相鉬酸碲鋇晶體和本專利技術(shù)高溫相鉬酸碲鋇晶體都是從TeO2-MoO3 助熔劑體系中生長出來的，而且這兩相(低溫相與高溫相)的相區(qū)都有一定寬度，相區(qū)有部 分重疊，所以即使在同一原料配比下，所用籽晶不同，并通過控制降溫速率、溫場等參數(shù)可 以獲得高溫相或者低溫相鉬酸碲鋇晶體，所以籽晶的作用是很關(guān)鍵的。關(guān)鍵區(qū)別還在于溶 質(zhì)(鉬酸碲鋇多晶)的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高溫相鉬酸碲鋇晶體，化學(xué)式為ＢａＴｅＭｏ↓［２］Ｏ↓［９］，屬于正交晶系，空間群為Ｐｃａ２１，ａ＝１４．８６８３（２）＊，ｂ＝５．６６３６０（１０）＊，ｃ＝１７．６８４９（３）＊紫外－可見－近紅外透過光譜和中紅外透過光譜顯示，該晶體在３８０～５５３０ｎｍ的波長范圍內(nèi)透過，室溫下，用１０６４ｎｍ的紅外激光入射晶體，產(chǎn)生波長為５３２ｎｍ的綠光。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高溫相鉬酸碲鋇晶體，化學(xué)式為BaTeMo2O9，屬于正交晶系，空間群為Pcd1A = 14. 8683(2) A，b = 5. 66360(10) A, c = 17. 6849(3) A，紫外-可見-近紅外透過光譜和中 紅外透過光譜顯示，該晶體在380 5530nm的波長范圍內(nèi)透過，室溫下，用1064nm的紅外 激光入射晶體，產(chǎn)生波長為532nm的綠光。2.權(quán)利要求1所述高溫相鉬酸碲鋇晶體的制備方法，采用助熔劑法生長，步驟如下(1)將BaCO3、Ba(OH)2或BaO之一與TeO2、MoO3按化學(xué)計量比配料，在560_580°C合 成高溫相鉬酸碲鋇多晶；將合成的高溫相鉬酸碲鋇多晶加入到助熔劑中，所述助熔劑是 TeO2-MoO3，其中TeO2與MoO3摩爾比為(4 0. 25) 1，高溫相鉬酸碲鋇多晶與助熔劑的摩 爾比為(1 0. 14) 1 ；將多晶和助熔劑研磨均勻，裝入鉬金坩堝；或者，采用直接混料法直接將BaC03、Ba (OH)2或BaO之一與TeO2、MoO3按摩爾比1 (2 5) (3 6)稱 量，混合均勻，裝入鉬金坩堝；優(yōu)選的，按BaC03、Ba (OH) 2或BaO之一與1^02、MoO3按摩爾比 1 3. 4 4 稱量；(2)升溫至650°C使鉬金坩堝內(nèi)原料熔化并混合均勻；降溫至熔體飽和點(diǎn)，下入高溫相 鉬酸碲鋇籽晶，降溫使晶體生長；...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陶緒堂，張俊杰，張衛(wèi)國，孫友軒，張承乾，蔣民華，
申請(專利權(quán))人：山東大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：88[中國|濟(jì)南]