[发明专利]氟硼铝酸铯化合物、氟硼铝酸铯非线性光学晶体及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种氟硼铝酸铯化合物、氟硼铝酸铯非线性光学晶体及其制备方法和用途，所述晶体的化学式为CsAlB₃O₆F，分子量为307.32，所述晶体的结构属于正交晶系，空间群为Pna2₁，晶胞参数为a=8.064Å，b=11.970Å，c=7.036Å，α=β=γ=90°，单胞体积为679.2ų。所述晶体可采用提拉法或高温熔液法生长制备得到。本发明的晶体具有较强的非线性光学效应，其紫外截止边短于180 nm，能够用于Nd：YAG（λ=1064 nm）激光器的2倍频、3倍频、4倍频、5倍频甚至6倍频谐波发生器，甚至用于产生短于200 nm的谐波光输出。

技术领域

本发明涉及光电子功能材料技术领域，具体地说涉及一种氟硼铝酸铯化合物、氟硼铝酸铯非线性光学晶体及其制备方法和用途。

背景技术

晶体的非线性光学效应是指这样ー种效应：当一束具有某种偏振方向的激光按一定入射方向通过ー块非线性光学晶体时，该光束的频率将发生变化。图1为基于该效应在激光器中应用的典型示意图。

具有非线型光学效应的晶体称为非线性光学晶体。这里指的非线性效应特别涉及二阶非线性光学效应（下同），只有不具有对称中心的晶体才可能有这种效应。利用该效应，可以将晶体器件组装制成二次谐波转换器，上、下频率转换器、光参量振荡器等非线性光学器件，从而把波长范围有限的激光光源扩展到可见、紫外甚至深紫外区（波长短于200 nm），拓宽激光波长的范围，使激光的应用更加广泛。

在这一领域，目前适用于可见、紫外波段的非线性光学晶体材料如KDP (KH₂PO₄)、KTP (KTiOPO₄)、BBO (β-BaB₂O₄)、LBO (LiB₃O₅)等具有优异的光学性质，已经实现产业化，并在光学照相、光刻蚀、精密仪器加工等领域的得到了广泛的应用。但对于深紫外波段，适用于该波段的非线性光学晶体材料距离实际应用还有差距。原因在于现有材料不满足深紫外波段透过或相位匹配的要求。目前，只有KBe₂BO₃F₂ (KBBF)及其同构晶体RbBe₂BO₃F₂能够实际应用于Nd:YAG 激光器的直接六倍频（177.3 nm）激光的稳定输出和170- 200 nm 激光可调谐输出（参见Opt. Mater.，1996，5，105–109.）。然而，KBBF晶体也存在十分显著的缺点：具有层状生长习性，难以获得大尺寸晶体，极大的限制了它的大规模生产和应用。此外，KBBF原料中含有剧毒的氧化铍，一定程度上也影响了它的工业化制备。由于波长小于200nm的深紫外激光，在医疗、通讯、科学研究等领域具有重要应用价值，制备合成综合性能优异的新型深紫外非线性光学晶体材料具有重要意义和实用价值。

对于深紫外非线性光学晶体的研究，如何实现大的非线性光学系数（1倍KDP）、宽的透光范围（紫外截止边低于200 nm）、适中的双折射 (∆n ~ 0.08满足相位匹配)的平衡，是关键科学问题。此外还要求新晶体材料容易生长、物理化学性能稳定、原料无毒、适宜加工等要求。然而，设计筛选出全部符合上述要求的新型深紫外非线性光学晶体材料非常困难。

发明内容

本发明的目的就是提供一种氟硼铝酸铯化合物、氟硼铝酸铯非线性光学晶体及其制备方法和用途，以解决现有非线性光学晶体综合性能不理想的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种氟硼铝酸铯化合物，其化学式为CsAlB₃O₆F。