專利名稱：化合物四羥基硼酸鋇和四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體及制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化合物四羥基硼酸鋇和四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體及制備方法和用途，屬于無機化學(xué)領(lǐng)域，也屬于材料科學(xué)領(lǐng)域和光學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
非線性光學(xué)效應(yīng)起源于激光與介質(zhì)的相互作用。當(dāng)激光在具有非零二階極化率的介質(zhì)中傳播時，會產(chǎn)生倍頻、和頻、差頻、光參量放大等非線性光學(xué)效應(yīng)。利用晶體的二階非線性光學(xué)效應(yīng)，可以制成二次諧波發(fā)生器、頻率轉(zhuǎn)換器、光學(xué)參量振蕩器等非線性光學(xué)器件，在許多領(lǐng)域，如激光技術(shù)、大氣監(jiān)測、國防等方面，都有著重要的應(yīng)用價值。經(jīng)過幾十年探索和研究，非線性光學(xué)晶體材料取得了豐碩的成果，尤其是激光頻率轉(zhuǎn)換晶體的研究更為深入，許多性能優(yōu)異的非線性光學(xué)晶體已經(jīng)在光學(xué)、通訊、醫(yī)療、軍事等方面獲得廣泛應(yīng)用。正是由于非線性光學(xué)晶體材料有如此重要的應(yīng)用前景，因而國內(nèi)外關(guān)于非線性光學(xué)晶體材料的研究一直非?；钴S。盡管如此，非線性光學(xué)晶體的綜合性能仍然存在諸多不足，尋找和研究新型非線性光學(xué)晶體材料仍然是當(dāng)前一個非常重要的工作。無機非線性光學(xué)材料在二階非線性光學(xué)材料的實用化研究中居主導(dǎo)地位。依據(jù)透光波段和適用范圍，無機非線性光學(xué)晶體材料可分為紫外光區(qū)非線性光學(xué)材料、可見光區(qū)非線性光學(xué)材料和紅外光區(qū)非線性光學(xué)材料。

長期以來，尋找具有優(yōu)良性質(zhì)的紫外非線性光學(xué)材料一直是國內(nèi)外科學(xué)家所關(guān)注的熱點。研究最早的紫外波段的頻率轉(zhuǎn)換晶體是五硼酸鉀(KB5O8.4Η20)晶體，雖然它的透過波段達真空紫外，但因其倍頻系數(shù)甚小(僅為ADP晶體的1/10)，所以在應(yīng)用上受到很大限制。自20世紀(jì)70年代末至80年代，科學(xué)家們相繼發(fā)現(xiàn)了一系列具有優(yōu)良性能的紫外非線性光學(xué)晶體，如ΒΒ0(β-偏硼酸鋇)、LB0(硼酸鋰)、KBBF(氟硼酸鈹鉀)等。雖然這些材料的晶體生長技術(shù)已日趨成熟，但仍存在著明顯的不足之處:如晶體易潮解、生長周期長、層狀生長習(xí)性嚴重及價格昂貴等。因此，尋找新的非線性光學(xué)晶體材料仍然是一個非常重要的工作。在激光技術(shù)中，直接利用激光晶體所能獲得的激光波段有限，從紫外到紅外光譜區(qū)，尚存有空白波段。使用非線性光學(xué)晶體，通過倍頻、混頻、光參量振蕩等非線性光學(xué)效應(yīng)，可將有限的激光波長轉(zhuǎn)換成新波段的激光。利用這種技術(shù)可以填補各類激光器件發(fā)射激光波長的空白光譜區(qū)，使激光器得到更廣泛的應(yīng)用。全固態(tài)激光系統(tǒng)可以由固體激光器產(chǎn)生近紅外激光再經(jīng)非線性光學(xué)晶體進行頻率轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)，在激光技術(shù)領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景和經(jīng)濟價值。本發(fā)明所要解決的問題是提供一種透光波段較寬，二階非線性光學(xué)系數(shù)較大，能夠?qū)崿F(xiàn)相位匹配，容易制備且穩(wěn)定性較好的無機紫外化合物四羥基硼酸鋇和四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體及制備方法和用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種化合物四羥基硼酸鋇，該化合物的分子式為Ba2 [B6O9 (OH) 4]，分子量為551.57。為了彌補各類激光器發(fā)射激光波長的空白光譜區(qū)，從而提供一種透明的四羥基硼酸鋇(Ba2[B6O9(OH)4])非線性光學(xué)晶體；本發(fā)明的另一目的是提供一種使用水熱法操作簡便的制備四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體的方法；本發(fā)明的又一目的是提供四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體的性能分析；本發(fā)明的再一目的是提供四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)器件的用途。本發(fā)明所述的一種化合物四羥基硼酸鋇，該化合物的分子式為Ba2 [B6O9 (OH) 4]，分子量為551.57，采用水熱法制備，具體操作按下列步驟進行:a、將 Ba (NO3) 2、BaCl2' BaSO4' Ba (ClO4) 2、BaCO3 或 Ba (CH3COO) 2.H2O 加入到體積為25-100mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入H3BO3或B2O3，再加入去離子水5_50mL，使其充分混合均勻；b、將步驟a中的溶液，加入LiOH、KOH或NaOH調(diào)節(jié)pH值范圍為8_12 ；C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度20_60°C /h的升溫速率升至120-200°C，恒溫1-15天，再以溫度4-50°C /h的降溫速率或自然冷卻至室溫；e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇的單晶。所述的一種四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體，該晶體的分子式為Ba2[B609 (OH)4],屬于單斜晶系，空間群為P21;分子量為551.57，單胞參數(shù)為a = 6.828(2) A,b =8.706(3) k，c = 8.441 (3) Α, β = ιοο.615(3)。。所述的四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體的制備方法，采用水熱法制備晶體，具體操作按下列步驟進行:a、將 Ba (NO3) 2、BaCl2' BaSO4' Ba (ClO4) 2、BaCO3 或 Ba (CH3COO) 2.H2O 加入到體積為25-100mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入H3BO3或B2O3，再加入去離子水5_50mL，使其充分混合均勻；b、將步驟a中的溶液，加入LiOH、KOH或NaOH調(diào)節(jié)pH值范圍為8-12 ；C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度20_60°C /h的升溫速率升至120-200°C，恒溫1-15天，再以溫度4-50°C /h的降溫速率或自然冷卻至室溫；e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。步驟a 中 Ba2+和 B033_ 的摩爾比為 1: 0.2_5，Ba2IP B2O3 的摩爾比為 1: 0.1-2.5。步驟c將溶液放在干凈無污染的高壓反應(yīng)釜。所述的四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體， 在制備倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉(zhuǎn)換器或光參量振蕩器的用途。本發(fā)明所述的化合物四羥基硼酸鋇，該化合物的分子式為Ba2[B609 (OH)4],分子量為551.57，所述的四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體，該晶體的分子式為8&2[8609(0!1)4]，在紫外可見區(qū)域190-2500nm范圍內(nèi)仍有較高的透過，非線性光學(xué)效應(yīng)約為KDP的3倍，空間群為P2i，此晶體制備簡單，生長周期短，所使用的起始原料毒性低對人體毒害小。本發(fā)明所用的方法為水熱法，即將起始原料按照一定比例混合后，在一定溫度范圍內(nèi)通過密封的反應(yīng)釜中高溫高壓反應(yīng)，通過程序降溫或恒溫的方法即可得到新的透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再將化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。本發(fā)明所述的四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體，其化學(xué)式為Ba2[B609 (OH)4],采用水熱法按下列化學(xué)反應(yīng)式·制備晶體:(I)Ba (NO3) 2+Η3Β03+0Η>Η20 — Ba2B6O9 (OH) 4+Η20+Ν03_ (2) BaCl2+H3B03+0rH20 — Ba2B6O9 (OH) 4+Η20+0Γ(3) Ba (CH3COO) 2.H20+H3B03+0H>H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+CH3C0(T(4) Ba (ClO4) 2+Η3Β03+0Η>Η20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+C104_(5) BaC03+H3B03+0r+H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+C03_(6) BaS04+H3B03+0r+H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+S042_(7) Ba (NO3) 2+B203+0H +H2O — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+N03(8) BaCl2+B203+0r+H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+Η20+0Γ(9) Ba (CH3COO) 2+B203+0H>H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+CH3C0(T(10) Ba (ClO4) 2+B203+0H>H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+C104_(11) BaC03+B203+0r+H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+C032_ (12) BaS04+B203+0r+H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+S042'本發(fā)明中原料采用市售的試劑，通過本發(fā)明所述的方法獲得的晶體透明，具有操作簡單，生長速度快，生長周期短，成本低等優(yōu)點。本發(fā)明制備的四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體作為制備非線性光學(xué)器件，包括制作倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉(zhuǎn)換器和光參量振蕩器。所述的用四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體制作的非線性器件包含將透過至少一束入射基波光產(chǎn)生至少一束頻率不同于入射光的相干光。所述四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體對光學(xué)加工精度無特殊要求。


圖1是Ba2 [B6O9 (OH) 4]的X-射線衍射圖譜。圖2 是 Ba2 [B6O9 (OH) 4]的透過圖譜。圖3為本發(fā)明制作的非線性光學(xué)器件的工作原理圖，其中包括⑴為激光器，(2)為全聚透鏡，(3)為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體，(4)為分光棱鏡，(5)為濾波片，ω為折射光的頻率等于入射光頻率或是入射光頻率的2倍。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明:實施例1:以化學(xué)反應(yīng)式Ba(NO3)2+Η3Β03+0Η_+Η20 — Ba2B6O9 (OH)4+Η20+Ν03_ 制備晶體，具體操作步驟如下:a、將Ba(NO3)2加入到體積為25mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入H3BO3,再加入去離子水IOmL，使其充分混合均勻，其中Ba(NO3)2與H3BO3摩爾比為I: 1.3 ；b、將步驟a中的溶液，加入LiOH調(diào)節(jié)pH 8 ；C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無污染的高壓反應(yīng)爸中,將反應(yīng)爸活塞旋緊；d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度20°C /h的升溫速率升至200°C，恒溫3天，再以溫度4 °C /h的降溫速率冷卻至室溫；e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。實施例2:以化學(xué)反應(yīng)式Ba (CH3COO) 2.Η20+Η3Β03+0Η>Η20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+CH3C0(T 制備晶體:a、將Ba(CH3COO)2.H2O加入到體積為35mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，力口入H3BO3,再加入去離子水15mL，使其充分混合均勻，其中Ba(CH3COO)2.H2O與H3BO3的摩爾比為1: 0.2 ;b、將步驟a中的溶液，加入NaOH調(diào)節(jié)pHIO ；C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無污染的高壓反應(yīng)爸中,將反應(yīng)爸活塞旋緊；d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度30°C /h的升溫速率升至150°C，恒溫5天，自然冷卻至室溫；e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。實施例3:以化學(xué)反應(yīng)式BaCl2+H3B03+0!T+H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+Η20+0Γ 制備晶體:a、將BaCl2加入到體積為50mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入B2O3,再加入去離子水20mL，使其充分混合均勻，其中BaCl2與B2O3的摩爾比為1:1;b、將步驟a中的溶液，加入LiOH調(diào)節(jié)pH值11 ；C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無污染的高壓反應(yīng)爸中,將反應(yīng)爸活塞旋緊；d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度35°C /h的升溫速率升至140°C，恒溫8天，再以溫度15°C /h的降溫速率冷卻至室溫；e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。實施例4:以化學(xué)反應(yīng)式 Ba (ClO4) 2+Η3Β03+0Η>Η20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+C104_ 制備晶體:a、將Ba(ClO4)2加入到體積為65mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入H3BO3，再加入去離子水30mL，使其充分混合均勻，其中Ba(ClO4)2與B2O3的摩爾比為1:2;b、將步驟a中的溶液，加入KOH調(diào)節(jié)pH值9.5 ；C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無污染的高壓反應(yīng)爸中,將反應(yīng)爸活塞旋緊；d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度50°C /h的升溫速率升至160°C，恒溫10天，再以溫度10°C /h的降溫速率冷卻至室溫；e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。實施例5:以化學(xué)反應(yīng)式BaC03+H3B03+0F+H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+C0廣制備晶體:a、將BaCO3加入到體積為75mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入H3BO3，再加入去離子水40mL，使其充分混合均勻，其中BaCO3與H3BO3的摩爾比為1: 3 ;b、將步驟a中的溶液，加入KOH調(diào)節(jié)pH值9 ;C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無污染的高壓反應(yīng)爸中,將反應(yīng)爸活塞旋緊；d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度50°C /h的升溫速率升至180°C，恒溫10天，自然冷卻至室溫；e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。實施例6:以化學(xué)反應(yīng)式BaS04+H3B03+0!T+H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+S0廣制備晶體:a、將BaSO4加入到體積為85mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入B2O3，再加入去離子水45mL，使其充分混合均勻，其中BaSO3與B2O3的摩爾比為1: 0.1 ;b、將步驟a中的溶液，加入KOH調(diào)節(jié)pH值10 ；C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無污染的高壓反應(yīng)爸中,將反應(yīng)爸活塞旋緊；d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度50°C /h的升溫速率升至170°C，恒溫12天，再以溫度45°C /h的降溫速率冷卻至室溫；e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線 性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。實施例7:
以化學(xué)反應(yīng)式BaS04+H3B03+0!T+H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+50廣制備晶體:a、將BaSO4加入到體積為IOOmL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入H3BO3，再加入去離子水50mL，使其充分混合均勻，其中BaCO3與H3BO3的摩爾比為1:5;b、將步驟a中的溶液，加入KOH調(diào)節(jié)pH值12 ；C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無污染的高壓反應(yīng)爸中,將反應(yīng)爸活塞旋緊；d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度60°C /h的升溫速率升至200°C，恒溫15天，再以溫度50°C /h的降溫速率冷卻至室溫；e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。實施例8:以化學(xué)反應(yīng)式BaS04+H3B03+0!T+H20 — Ba2B6O9 (OH) 4+H20+S0廣制備晶體:a、將BaSO4加入到體積為50mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入B2O3，再加入去離子水30mL，使其充分混合均勻，其中BaCO3與B2O3的摩爾比為1: 2.5 ;b、將步驟a中的溶液，加入NaOH調(diào)節(jié)pH值11 ；C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無污染的高壓反應(yīng)爸中,將反應(yīng)爸活塞旋緊；d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度25°C /h的升溫速率升至120°C，恒溫3天，自然冷卻至室溫；e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。實施例9:將實施例1-8中所得的晶體，按附圖3所示安置在3的位置上，在室溫下，用調(diào)QNd = YAG激光器的1064nm輸出作光源，觀察到明顯的532nm倍頻綠光輸出，輸出強度約為同等條件KDP的3倍。圖3所示為，由調(diào)Q NdiYAG激光器I發(fā)出波長為1064nm的紅外光束經(jīng)全聚透鏡2射入四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體，產(chǎn)生波長為532nm的綠色倍頻光，出射光束4含有波長為1064nm的紅外光和532nm的綠光，經(jīng)濾波片5濾去后得到波長為532nm的倍頻光。
權(quán)利要求
1.一種化合物四羥基硼酸鋇，其特征在于該化合物的分子式為Ba2 [B6O9 (OH)4],分子量為551.57，采用水熱法制備，具體操作按下列步驟進行:a、將Ba (NO3) 2、BaCl2' BaSO4' Ba (ClO4) 2、BaCO3 或 Ba (CH3COO) 2.H2O 加入到體積為25-100mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入H3BO3或B2O3，再加入去離子水5_50mL，使其充分混合均勻； b、將步驟a中的溶液，加入LiOH、KOH或NaOH調(diào)節(jié)pH值范圍為8_12； C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)爸活塞旋緊； d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度20-60°C/h的升溫速率升至120-200°C，恒溫1-15天，再以溫度4-50°C /h的降溫速率或自然冷卻至室溫； e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇的單晶。
2.一種四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體，其特征在于該晶體的分子式為Ba2[B6O9(OH)4]，屬于單斜晶系，空間群為P21;分子量為551.57，單胞參數(shù)為a 二 6.828(2) A,b =8.706 (3) Lc = 8.441 (3) A, β =100.615(3)。。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體的制備方法，其特征在于采用水熱法制備晶體，具體操作按下列步驟進行:a、將Ba (NO3) 2、BaCl2' BaSO4' Ba (ClO4) 2、BaCO3 或 Ba (CH3COO) 2.H2O 加入到體積為25-100mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入H3BO3或B2O3，再加入去離子水5_50mL，使其充分混合均勻；` b、將步驟a中的溶液，加入LiOH、KOH或NaOH調(diào)節(jié)pH值范圍為8_12； C、將步驟b中混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)爸活塞旋緊； d、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度20-60°C/h的升溫速率升至120-200°C，恒溫1-15天，再以溫度4-50°C /h的降溫速率或自然冷卻至室溫； e、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過濾，即可得到透明的化合物四羥基硼酸鋇單晶，再經(jīng)過常規(guī)的非線性光學(xué)試驗中的倍頻測試，其倍頻效應(yīng)為KDP的3倍，并且能實現(xiàn)I型相位匹配，即確定為四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟a中Ba2+和BO廣的摩爾比為I: 0.2-5，Ba2+和 B2O3 的摩爾比為:I: 0.1-2.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于步驟c將溶液放在干凈無污染的高壓反應(yīng)釜。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體，其特征在于在制備倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉(zhuǎn)換器或光參量振蕩器的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化合物四羥基硼酸鋇和四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體及制備方法和用途，該化合物的分子式為Ba2[B6O9(OH)4]，分子量為551.57；該晶體分子式為Ba2[B6O9(OH)4]，屬于單斜晶系，空間群為P21，分子量為551.57，采用水熱法，通過程序降溫或自然降溫的方法即可得到四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體。該晶體非線性光學(xué)效應(yīng)為KDP晶體的3倍，透光波段190nm至2500nm。該晶體生長過程具有操作簡單，成本低，所用的試劑為無機原料，毒性低，生長周期短，物化性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。本發(fā)明的四羥基硼酸鋇非線性光學(xué)晶體在倍頻轉(zhuǎn)換、光參量振蕩器等非線性光學(xué)器件中得到廣泛應(yīng)用。
文檔編號C01B35/12GK103114334SQ201110365019
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者潘世烈, 王莉, 楊云 申請人:中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所