[发明专利]一种溴硼酸铅化合物、溴硼酸铅非线性光学晶体及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种溴硼酸铅化合物、溴硼酸铅非线性光学晶体及其制备方法和用途。溴硼酸铅化合物化学式为Pb₂BO₃Br，溴硼酸铅非线性光学晶体为非中心对称结构，属于三方晶系，单胞参数为a＝b＝4.888,c＝6.584,α＝β＝90°,γ＝120°。采用助熔剂法制备。本发明所制备的溴硼酸铅晶体具有大的非线性光学效应及宽的透过范围，机械性能好，其倍频效应为KDP的3～5倍。

技术领域

本发明涉及光电子功能技术领域中的人工晶体和晶体生长领域，尤其是涉及一种非线性光学晶体材料及其制备方法和用途，具体的说，涉及到溴硼酸铅化合物、溴硼酸铅非线性光学晶体的制备方法及其用途。

背景技术

随着激光技术的发展，不同波长的激光在国防、医疗、通信、光刻及激光加工等国计民生不同领域都有重大需求。利用晶体材料二阶非线性光学效应是激光技术中经常应用到的一种改变激光束输出波长的方法。它通常采用一块专门的非线性光学晶体，置于激光束前面来改变激光束输出波长。目前应用于常用的非线性光学晶体材料主要有KDP(KH₂PO₄)、KTP(KTiOPO₄)、BBO(β-BaB₂O₄)、LBO(LiB₃O₅)和KBBF(KBe₂BO₃F₂)等晶体，可以应用于可见、紫外以及深紫外等波段范围。

大的倍频系数是非线性光学晶体一个重要的参数，利用大的倍频效应可以产生更高的转换效率。因此设计非线性光学材料的关键之一就是如何提高其二阶非线性光学效应。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种全新的溴硼酸铅化合物，其化学式为Pb₂BO₃Br，其是基于含有孤对电子以及共平面排列的BO₃基团，合成以及生长得到，该化合物的晶体具有较大的非线性光学效应，约为KDP晶体的3～5倍。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种溴硼酸铅化合物，其化学式为Pb₂BO₃Br。

一种上述溴硼酸铅化合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

采用化学合成法制备：将含Pb化合物、含Br化合物和含B化合物研磨并混合均匀，置于电阻炉中以10-50℃/h升温速率升至400～500℃预烧24～72h，待冷却后重新研磨并混合均匀，再次装入坩埚于电阻炉中于550～700℃烧结24～72h，即可获得溴硼酸铅化合物。

优选地，所述含Pb化合物、含Br化合物和含B化合物混合后，混合物中Pb：Br：B的摩尔比例为2:1:1；

所述含Pb化合物为Pb的氧化物或碳酸盐或卤化物或硝酸盐或草酸盐或硼酸盐；

所述含Br化合物为NH₄Br、HBr或PbBr₂；

所述含B化合物为硼酸或氧化硼。

本发明的另一个目的在于，提供一种溴硼酸铅非线性光学晶体，溴硼酸铅的化学式为Pb₂BO₃Br，该晶体为非中心对称三方晶系，单胞参数为α＝β＝90°,γ＝120°；其非线性光学系数为KDP晶体的3～5倍。

本发明还提供了上述的溴硼酸铅非线性光学晶体的生长方法，所述生长方法包括以下步骤：

1)将含Pb化合物、含Br化合物和含B化合物研磨并混合均匀，置于电阻炉中以10-50℃/h升温速率升至400～500℃预烧24～72h，待冷却后重新研磨并混合均匀，再次装入坩埚于电阻炉中于550～700℃烧结24～72h，即可获得溴硼酸铅化合物；