[发明专利]一种Al掺杂CsLiB6O10晶体生长助熔剂及晶体生长方法

说明书

技术领域

本发明属于光学材料领域，具体涉及一种非线性光学晶体的生长方法。

背景技术

硼酸铯锂(CsLiB₆O₁₀，简称CLBO)晶体是20世纪90年代发现的一种综合性能优良的非线性光学晶体材料。该晶体具有非线性光学系数和相位匹配容许角大、走离角小、温度带宽和光谱带宽大、激光损伤阈值高、透光范围宽等优点。CLBO能够实现Nd:YAG激光器1064nm激光的二倍频、三倍频、四倍频和五倍频输出，特别是在四倍频和五倍频输出方面优势明显，因而该晶体在固体激光变频领域具有广阔的应用前景。CLBO属四方晶系，同成分熔融化合物，熔点848℃左右，其生长主要采用高温溶液顶部籽晶法。与其它硼酸盐非线性光学晶体相比，CLBO晶体的生长习性较好，生长周期短，生长速度较快，易于获得大尺寸单晶。

虽然CLBO晶体的性能优良，但该晶体长久放置在空气中易潮解开裂，影响该晶体的实际应用。近年来研究表明，对CLBO晶体进行Al掺杂不仅能明显增强其抗潮解能力，其非线性光学性能也未出现下降。目前Al掺杂CLBO晶体主要采用自助熔剂Cs₂O–Li₂O–B₂O₃进行生长，生长体系中Cs₂CO₃：Li₂CO₃：H₃BO₃摩尔比一般为1:1:(11～12)。但自助熔剂体系存在以下缺点：体系粘度极高(>1000cp)，溶质输运和热量传输不畅，晶体在生长中极易产生包裹体等缺陷，难以获得高质量晶体；采用自助熔剂体系生长时，饱和点温度较高，在840～860℃之间，体系挥发严重，容易造成组分偏离，高温溶液表面常有漂晶生成，漂晶容易和晶体发生碰撞，挥发物能够腐蚀籽晶，因而晶体在生长中极易脱落；此外，该体系中饱和点温度波动较大，饱和点温度的准确测定较困难，晶体初期生长速度难以控制，晶体生长的稳定性和重复性差。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种新的Al掺杂CsLiB₆O₁₀晶体生长助熔剂体系。

本发明的第二个目的是提出一种Al掺杂CsLiB₆O₁₀晶体生长方法。

本发明的第三个目的实施提出所述方法制备得到的晶体。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种Al掺杂CsLiB₆O₁₀晶体生长助熔剂，为Cs₂O-Li₂O-MoO₃体系的助熔剂，体系中Cs₂O，Li₂O，MoO₃的摩尔比为1：(0.8～1.2)：(1.6～2.0)。

MoO₃是一种优良的助熔剂，引入MoO₃可以破坏生长体系中B–O网络结构，使B–O键之间的作用力减弱，从而降低生长体系的粘度。

一种Al掺杂CsLiB₆O₁₀晶体生长方法，采用Cs₂O-Li₂O-MoO₃体系为助熔剂，包括步骤：

1)配料及预处理：将粉末CsLiB₆O₁₀、掺杂的铝源、助熔剂体系的原料按摩尔比CsLiB₆O₁₀：Cs₂O：Li₂O：MoO₃：Al₂O₃＝(2.0～5.0)：1：1：2：(0.05～0.40)配料并均匀混合，在900～1000℃下熔化，然后放在室温下冷却，制得晶体生长原料；

2)下籽晶：将步骤1)制备的生长原料放入单晶生长炉里，升温至850～900℃，然后恒温24～48h；在饱和点温度以上0.5～2℃，将已固定在籽晶杆上的籽晶引入，恒温5～20min后，降温至饱和点温度；

3)晶体生长：以饱和点温度作为降温的起点，以0.05～0.2℃/天的速率降温，同时旋转晶体，使晶体长大；