氟硼酸钡钠双折射晶体及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种氣测酸顿轴双折射晶体及其制备方法和应用，特别是一种用于红 外-深紫外波段的分子式为化3B32炬3〇e) 2?的氣测酸顿轴双折射晶体及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 双折射现象是光在非均匀的介质晶体中传播时表现出来的重要特性之一，可W用 光的横波性质来解释。光在非均质体巧日立方系W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，该种现象称为双折射，该样的晶体称为双折射晶体。两束 光中其中一束遵守折射定律的称为0光（ordinary ray、寻常光)，其折射率用n。表示，另一 束不遵从折射定律的称为e光（extraordinary ray、非常光)，其折射率用n。表示，该两束 光都是偏振光。由于晶体材料各向异性，该两束折射光线的夹角大小与光波的传播方向W 及偏振状态有关。产生双折射现象的晶体可分为单轴晶体和双轴晶体，称为单轴晶体的材 料属于H、四或六方晶系，称为双轴晶体的材料属于H斜、单斜或正交晶系，方便使用的双 折射材料是单轴晶体。利用双折射晶体的特性可W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。
[0003] 常用的双折射材料主要有方解石晶体、金红石晶体、LiNb化晶体、YV04晶体、 a-BaB2〇4晶体W及MgFs晶体等。然而方解石晶体主要W天然形式存在，人工合成比较困 难，一般尺寸都比较小，杂质含量比较高，无法满足大尺寸光学偏光元件的要求，而且易于 解离，加工比较困难，晶体利用率低，普通方解石晶体只能使用于350nm W上波段，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W天 然形式存在，人工合成比较困难，且尺寸较小，硬度大，难W加工。LiNb化晶体易于得到大尺 寸晶体，但双折射率太小。YV化是一种性能良好的人工双折射晶体，但是它的透过范围是 400-5000皿，不能用于紫外区，而且由于YV04烙点高，必须使用镶巧巧进行提拉生长，且生 长的气氛为弱氧气氛，从而在生长时存在镶元素的变价问题，从而使得晶体的质量下降，不 易获得高质量的晶体。a-BaB2〇4由于存在固态相变，很容易在晶体生长过程中开裂。MgFs 晶体的透过范围是ll〇-8500nm，它是一种应用于深紫外很好的材料，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，器件尺寸大，使用不 便。本发明提供的NasBas化〇e)2F双折射晶体的透过范围宽（180-3300皿)，并且双折射率 大（0. 090-0. 240)，且可用于紫外深紫外波段（180-350nm)。
【发明内容】
[0004] 本发明的一个目的在于提供一种氣测酸顿轴双折射晶体，该晶体化学式为 化3B32化〇e) 2?，分子量为459. 37，属于六方晶系，空间群为P6 (3) /m，晶胞参数为a = 7. 3490(6)A，C = 12. 6：340(2)A，V = 590.93(12)A3, Z=2,其透过范围宽 180-3300nm，并且 双折射率大0. 090-0. 240,且能用于紫外深紫外波段180nm-350nm。
[0005] 本发明的另一目的在于提供NasBas炬3〇e)2F双折射晶体的制备方法。
[000引本发明的再一目的在于提供崎8曰2化0e) 2F双折射晶体的应用。
[0007] 本发明所述的一种氣测酸顿轴双折射晶体，该晶体化学式为NasBas化〇e)2F，分 子量为459. 37,属于六方晶系，空间群为P6 (3) /m,晶胞参数为a = 7. 3490㈱A, C = 12. 6340 (2) A，V = 590. 93(12) A'\ 2=2。
[0008] 所述氣测酸顿轴双折射晶体的制备方法，采用化合物高温烙体法生长晶体或加入 助溶剂生长晶体，具体操作步骤按下进行：
[0009] a、将含轴、含顿、含测和含氣化合物按摩尔比轴：顿：测：氣=3:2:6:1混合研磨， 装入笛金巧巧中，加热至温度82(TC得混合烙体，恒温1-100小时；
[0010] 或将含轴、含顿、含测和含氣化合物按摩尔比轴：顿：测：氣=3:2:6:1中加入助 烙剂，混合研磨，装入笛金巧巧中，加热至温度82(TC得混合烙体，恒温1-100小时；
[0011] b、在混合烙体表面或烙体中生长晶体：先将步骤a中的混合烙体降温至 803-816C，再将巧晶固定在巧晶杆上，从巧晶杆顶部下巧晶至混合烙体表面或烙体中，W 0- 10化/min的转速旋转巧晶或巧巧，同时W 〇-15mm/h的速度向上提拉晶体；
[0012] 或先将步骤a中加入助烙剂的混合烙体降温至700-795C，再将巧晶固定在巧 晶杆上，从巧晶杆顶部下巧晶至混合烙体中，W 〇-l(K)r/min的旋转速率旋转巧晶杆，W 0. 1-5C /d的速率缓慢降温，同时W 〇-15mm/h的速度向上提拉晶体；
[0013] C、待单晶生长到所需尺度后，加大提拉速度，使晶体脱离烙体液面，W温度 1- 10(TC A的速率降至室温，然后缓慢从炉膛中取出，即可得到轴顿测氧氣双折射晶体。
[0014] 步骤a中所述的含轴化合物为纯度99. 9%的氧化轴、氨氧化轴、氯化轴、漠化轴、氣 化轴、碳酸轴、硝酸轴或偏测酸轴；所述的含顿化合物为纯度99. 9%的氧化顿、氨氧化顿、氯 化顿、漠化顿、氣化顿、碳酸顿或硝酸顿；所述的含测化合物为纯度99. 9%的测酸或氧化测； 所述的含氣化合物为纯度99. 9%的氣化轴或氣化顿。
[0015] 步骤a中助烙剂为纯度99. 9%的氣化轴、氧化轴、氯化轴、氧化测、偏测酸轴、氣化 顿、氯化顿、漠化轴或测酸。
[001引步骤a中NasBas化0e)2F与助烙剂的摩尔比为1:0. 2-4。
[0017] 所述氣测酸顿轴双折射晶体，该晶体用于红外-深紫外波段，为负单轴晶体， ne<n。，透过范围 180-3300皿，双折射率为 0.090 (3300nm)-0.240 (180nm)之间。
[0018] 所述氣测酸顿轴双折射晶体在制备制作偏振分束棱镜的应用。
[0019] 所述的偏振分束棱镜为格兰型棱镜、渥拉斯顿棱镜、洛匈棱镜或光束分离偏振器。
[0020] 制备NagBag化〇e) 2?的化学方程式为：
[0021 ] NaF+NagCOg+SBaCOg+GHgBOg - ^3832 炬3〇6) 2尸+〔化 t +&0 个
[0022] NaF巧化0H巧BaC〇3+細3BO3 一化sBa]炬306) 2F+C化 t +&0 个
[0023] NaF巧化C1 巧BaC〇3+6H3B〇3 一化sBa]炬306) 2F+C化 t +&0 t +肥 1 个
[0024] NaF巧NaBr+2BaC〇3+6H3B〇3 一化sBa]炬306) 2F+C化 t +&0 t +HBr 个
[00巧]NaF+2化0+2Ba(N〇3)2+細3BO3 一化sBa]炬306) 2F+N02 t +&0 个
[0026] NaF+NagCOg+SBaO+GHsBOg+O. BBaFg 一化sBa]炬3〇6) 2尸+〔化 t +&0 t +HF 个
[0027] NaF+NagCOg+SBa (OH) 2+6H3BO3+O. 4B203 - ^3833 炬3〇6) 2尸+〔化个 +&〇 个
[002引 NaF+Na2C03巧BaCls+e&BOs+NaCl 一化sBa]炬3〇6) sF+C化 t +&0 t +肥 1 个
[0029] NaF+Na2C〇3+2BaBr2+6H3B〇3+2NaB〇2 一化sBa]炬306) 2F+C化 t +&0 t +皿r 个
[0030] NaF+Na2C〇3+2BaBr2+6H3B〇3+2. 5NaN〇3 一化sBa]炬3〇6) sF+C化 t +&0 t +皿r t +N02 个
[0031] NaF+Na2C〇3+2BaBr2+6H3B〇3+3NaBr 一化sBa]炬3〇e)2F+C〇2 t +&0 t +皿r 个
[0032] NaF+NagCOg+SBaBrg+GHgBOg+SNaBr 一 ^3832 炬3〇6) 2F+CO2