[发明专利]化合物三羟基氯三硼酸铯和三羟基氯三硼酸铯双折射晶体及制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种化合物三羟基氯三硼酸铯和三羟基氯三硼酸铯双折射晶体及制备方法和应用，该化合物的分子式为CsB₃O₃(OH)₃Cl，分子量为299.81，采用温和的溶剂蒸发法制成。该晶体化学式为CsB₃O₃(OH)₃Cl，分子量为299.81，属于单斜晶系，空间群是P2₁/c，晶胞参数a=8.175(3) Å，b=7.927(2) Å，c=14.096(4) Å，β=120.219(17)，V=789.3(4) ų，Z=4，采用室温溶液法或水热法生长晶体，该晶体紫外透过截止边为180 nm，双折射率约为0.109（532 nm）。本发明所述的三羟基氯三硼酸铯双折射晶体机械硬度适中，易于生长、切割、抛光加工和保存；具有较大的双折射率；在光学和通讯领域有重要应用，可用于制作偏振分束棱镜，相位延迟器件和电光调制器件等。

技术领域

本发明涉及一种化合物三羟基氯三硼酸铯和三羟基氯三硼酸铯双折射晶体及制备方法和用途，特别是一种用于可见光-深紫外波段的分子式为CsB₃O₃(OH)₃Cl的三羟基氯三硼酸铯双折射晶体。

背景技术

双折射是指一束光投射到晶体表面上产生两束折射光的现象，产生这种现象的根本原因是在于晶体材料的各向异性。光在光性非均质体均质体(如立方系以外的晶体)中传播时，除了个别特殊的方向(沿光轴方向)外，会改变其振动特点，分解为两个电场矢量振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两束偏振光，这种现象称为双折射，这样的晶体称为双折射晶体。晶体的双折射性质是光电功能材料晶体的重要光学性能参数，利用双折射晶体的特性可以得到线偏振光，实现对光束的位移等，从而使得双折射晶体成为制作光隔离器、环形器、光束位移器、光学起偏器和光学调制器等光学元件的关键材料。

常用的双折射材料主要有方解石晶体、金红石晶体、LiNbO₃晶体、YVO₄晶体、α-BaB₂O₄晶体以及MgF₂晶体等。以MgF₂为例，它的透过范围为110-8500nm，它是一种应用于深紫外很好的晶体材料，但是它的双折射率太小，不适合用作制造格兰棱镜，只能用于洛匈棱镜，且光速分离角小，期间尺寸大，使用不便；石英晶体的双折射率也很小，存在同样的问题；YVO₄晶体也是一种人工制备的双折射晶体，而且由于YVO₄熔点高，必须使用铱坩埚进行提拉生长，且生长的气氛为弱氧气氛，从而在生长时存在钇元素的变价问题，从而使得晶体的质量下降，不易获得高质量的晶体并且它的透过范围是400-5000nm，不能直接用于紫外区。以天然形式存在的方解石是应用都比较广泛的双折射晶体，但是杂质含量比较高，普通晶体只能使用350nm以上的波段，紫外光学级方解石晶体获得困难，其使用波段也无法达到深紫外区(250nm)。金红石也主要以天然形式存在，人工合成比较困难，且尺寸较小，硬度大，难以加工。近年来报道了几种硼酸盐双折射晶体：高温相BaB₂O₄晶体的透过范围是189-3500nm，双折射率较大，但是该晶体存在相转移，易在晶体生长过程中开裂，影响了晶体的成品率和利用率。

随着社会的发展，人类对双折射晶体的需求越来越多，质量要求越来越高，因此，发现新的优秀的双折射光学晶体材料仍然是一个亟待解决的问题。

根据当前无机双折射晶体材料发展情况,对新型双折射晶体不仅要求具有大的双折射率,而且还要求它的综合性能参数好,同时易于生成优质大尺寸体块晶体,这就需要进行大量系统而深入的研究工作。探索高性能的双折射晶体材料是光电功能材料领域的重要课题之一，人们仍在不断探索以求发现性能更好的双折射晶体。

发明内容