[发明专利]Ga掺杂的K3Ba3Li2Al4B6O20F单晶、制法及变频器件

说明书

本发明提供一种Ga掺杂的K₃Ba₃Li₂Al₄B₆O₂₀F单晶、制法及K₃Ba₃Li₂Al₄B₆O₂₀F变频器件，涉及人工晶体领域。使用该助熔剂体系有效避免了包裹体的产生，明显减少了晶体生长条纹，从而稳定的生长出厘米级、高光学质量的单晶。同时，利用相位匹配法制作出K₃Ba₃Li₂Al₄B₆O₂₀F单晶变频器件，当通光方向与晶体的结晶学C轴成大约30.5°～44.2°或67.5°～90°角，即可制成倍频器件或四倍频器件；通过和频方式有望得到355nm和213nm的K₃Ba₃Li₂Al₄B₆O₂₀F单晶变频器件，扩展了该变频器件的应用波长范围，在激光变频领域表现出良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及到人工晶体领域，特别是涉及Ga掺杂的K₃Ba₃Li₂Al₄B₆O₂₀F单晶、制法及K₃Ba₃Li₂Al₄B₆O₂₀F变频器件。

技术背景

随着科学技术的飞速发展，紫外光区激光器在电子光刻、高分辨光电子能谱、微机械加工和激光影像等领域有着至关重要的应用。而与其它紫外激光器相比，全固态紫外激光器在维护成本、系统尺寸和效率等方面具有明显的优势。迄今为止，利用非线性光学晶体的频率变换作用，将激光器产生的固定波长激光转化成不同波长的激光光源，是目前获得紫外深紫外相干光的最有效途径。硼酸盐因其具有足够的非线性光学系数、宽的透光范围和适中的双折射率等优异性质，长期以来一直是非线性光学晶体材料的研究热点，其中也出现了一批性质突出，应用前景光明的“中国牌”非线性光学晶体，例如BBO、CLBO、KBBF等。

遗憾的是，在长达30多年的紫外深紫外非线性光学晶体的实际应用研究当中，基本所有的非线性光学晶体材料都或多或少都存在着缺点。例如：BBO晶体的双折射率达0.120，过大的双折射导致晶体产生走离效应，走离角高达85.3mard，允许角则只有0.16mard，极大的影响了激光频率转换的效率；CLBO晶体的非线性性能参数适中，非线性系数略小，最严重的问题是该晶体极易吸潮，增大了实际应用中的技术难度，限制了其商业化的广泛应用；目前KBBF是唯一一个实现深紫外倍频输出应用的非线性光学晶体，但因其所含的铍元素有剧毒，对人类身体健康危害大，且晶体具有强烈的层状生长习性，难以突破晶体厚度的生长技术壁垒，从而限制了其商业化生产和应用。

在申请号为201610015381X的专利中有报道了一种非线性光学晶体K₃Ba₃Li₂Al₄B₆O₂₀F。

发明内容