[发明专利]包含方硼石晶体的非线性光学器件

权利要求书

1.一种非线性光学器件，其特征在于，所述非线性光学器件包含方硼石晶体，所述方硼石晶体的化学式为Mg₃B₇O₁₃Cl，所述晶体室温下为正交结构，空间群为Pca2₁，其晶胞参数为α＝β＝γ＝90°；

所述晶体具有如图1a所示的X-射线晶体衍射图谱；

所述晶体具有如图2a所示的电滞回线谱，如图2b所示的介电温谱，如图3a所示的粉末倍频效应图谱，和如图3b所示的透过光谱；

所述晶体的矫顽电场为41.5kV/cm，剩余极化强度为0.25μC/cm²，铁电-顺电相变温度为258℃，紫外吸收边为155nm；

所述方硼石晶体由包括以下步骤的方法制备得到：

(1)制备预烧的方硼石：以含镁化合物与B₂O₃和/或H₃BO₃为原料，经称重、混合、研磨、压片，装炉烧制而成；

所述含镁化合物为MgCl₂、MgO、MgCO₃中的至少一种；

所述烧制的温度为700℃以上；烧制时间为1～3h；

(2)将预烧的方硼石和助熔剂混合，在熔盐炉内经升温、熔融、保温、降温后，得到方硼石晶体；

所述预烧的方硼石和助熔剂的摩尔比为1:(1～6)；

所述助熔剂为MgCl₂与B₂O₃或H₃BO₃的混合物，其中MgCl₂与B₂O₃或H₃BO₃的摩尔比为(1～8):1；

所述升温为将温度升至800～1500℃；

所述保温时间为0.5～4天；

所述降温为将温度降为15～40℃；

所述非线性光学器件的入射电磁辐射的波长范围为0.155～2.0μm；

所述非线性光学器件能够实现倍频输出、和频输出、差频输出、光参量产生输出。

2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，对所述方硼石晶体垂直于c方向切割，对所述方硼石晶体的+c面镀膜，用于镀膜的金属选自Al、Cr、Au，所述镀膜的厚度为60～100nm；

通过对晶体+c面进行光刻、腐蚀步骤制作出极化电极结构，其中用HF酸对+c面进行腐蚀，腐蚀深度为5-20μm，得到方硼石晶体的空穴处；并在所述+c面上覆盖上一层SiO₂介质层，所述SiO₂介质层的厚度为15-25μm；经套刻、显影，对SiO₂介质层进行腐蚀，露出极化电极结构的金属部分；

在方硼石晶体的-c面镀上与+c面厚度和材料一致的金属电极，将其作为负电极；

所述方硼石晶体采用周期性极化电极进行周期极化。

3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述非线性光学器件是将至少一束入射电磁辐射通过至少一块方硼石晶体后产生至少一束频率不同于入射电磁辐射的输出辐射的装置；

所述光学器件的工作原理为：两束波长为λ₁和λ₂的入射电磁辐射，通过所述方硼石晶体，产生波长分别为λ₁、λ₂和λ₃的输出电磁辐射，经滤光片后得到所需波长为λ₃的出射电磁辐射，其中电磁辐射的波长满足关系：

4.一种处理电磁辐射的方法，其特征在于，包括将一种或多种电磁辐射使用权利要求1-3任一项所述的非线性光学器件处理；

其中，经所述非线性光学器件处理后，产生至少一束频率不同于入射电磁辐射的输出电磁辐射。