非线性光学晶体材料Sr₃Y₃BiB₄O₁₅及其制备方法和用途

摘要

本发明公开了一种非线性光学晶体材料、制法及用途，该晶体材料为硼酸铋钇锶，化学式Sr3Y3BiB4O15，属于六方晶系，空间群P63，单胞参数为：a=10.6975（13）Å，c=6.7222（12）Å。晶体结构中既含有排列方向一致的BO3基团又含有孤对电子排列一致的BiO3基团，因此其非线性效应为KH2PO4的3-5倍。晶体硬度适中，不潮解，不解理，易于切割、抛光和保存。该晶体采用助熔剂法生长。将硼酸铋钇锶和助熔剂混合加热成熔液，搅拌、恒温，再冷却到饱和点之上0.5-3℃，下入籽晶，控制适合的降温速率，待晶体长大到一定程度提出液面，再缓慢降温至室温，得到Sr3Y3BiB4O15单晶。该晶体可在光参量振荡器、谐波发生器中作倍频晶体。另外该晶体中含有钇元素，因此可掺杂其他稀土离子，成为自倍频激光晶体。

主权项

1.一种非线性光学晶体的制备方法，所述晶体为稀土掺杂的硼酸铋钇锶，在全固态激光器中作为自倍频激光晶体，化学式Sr₃Y_（3-3x）RE_3xBiB₄O₁₅，其中0<x<0.5，RE是稀土离子Nd、Yb、Er、Ho、Tm其中之一或一种以上，属于六方晶系，空间群P6₃，单胞参数为：a=10.6975（13）Å，c=6.7222（12）Å，其特征在于，该方法采用助熔剂生长方法，其步骤如下：（1）将含锶化合物、含钇化合物、含铋化合物、含硼化合物和含所述稀土离子的化合物按化学计量比称取后，研磨，混合均匀，放入马弗炉中，在500℃烧结4小时，拿出冷却后研磨充分，再放入马弗炉中，温度升到800℃烧结10小时，拿出冷却后研磨充分，再放入马弗炉中，温度升到900℃烧结24小时，拿出冷却后研磨充分，再放入马弗炉中，在900℃再烧结24小时，得稀土掺杂的Sr₃Y₃BiB₄O₁₅多晶粉末样品；（2）将少量步骤（1）中所得稀土掺杂的Sr₃Y₃BiB₄O₁₅多晶粉末样品与相应量助熔剂混合均匀，盛于一小铂金坩埚，将温度升到850-950℃，使样品变为熔体，恒温10小时；将所得熔体以5℃/小时缓慢降到600℃，再关掉炉子，从铂金坩埚中自发结晶的晶体中分离得到稀土掺杂的Sr₃Y₃BiB₄O₁₅籽晶；（3）将大量步骤（1）中所得稀土掺杂的Sr₃Y₃BiB₄O₁₅多晶粉末样品与相应量助熔剂混合均匀，盛于一大铂金坩埚，将温度升到850-950℃，使样品变为熔体，用搅拌器搅拌5小时后恒温10小时；然后将熔体的温度缓慢降至饱和温度之上0.5-3℃，然后用铂丝固定一颗较好的所述稀土掺杂的Sr₃Y₃BiB₄O₁₅籽晶，把籽晶下入熔体，使籽晶先回熔一点，然后降到饱和点，再以0.1-3℃/天的降温速率缓慢降温，待晶体长到一定尺寸时提离液面，以5-30℃/小时的降温速率降到室温，即可得到稀土掺杂的Sr₃Y₃BiB₄O₁₅非线性光学晶体。