专利名称：熔盐提拉法生长bbo晶体的制作方法
熔盐提拉法生长BBO晶体，属于晶体材料生长领域，特别是涉及采用助熔剂结合提拉技术来生长高质量、大尺寸的倍频激光晶体。
熔盐提拉法生长BBO晶体，其中熔盐法(助熔剂法)是人工晶体生长中普遍应用的一种生长方法。它通常采用将所需生长晶体的组成物质溶于一合适的助熔剂中，通过缓慢降温来得到所需的晶体。其特点在于适用性广，对于大多数的晶体都可以找到合适的助熔剂。提拉法(Czochraski方法)也是比较普遍应用的晶体生长方法，它采用将化合物熔化后，直接从熔体中向上引拉，得到所需的晶体，其特点在于生长速度快。
熔盐提拉法则是一种改进的助熔剂生长方法，其生长过程与助熔剂法相似，采用缓慢降温，使晶体长大，同时结合提拉使晶体长厚。该方法结合了助熔剂法和提拉法生长的优点。
BBO晶体(β-BaB2O4)是中科院福建物质结构研究所发明的一种优秀非线性光学晶体。它的空间群为R 3C，属六方晶系，它是一个极性负单轴晶体，每个单胞内有6个[Ba3(B3O6)2]分子。BBO晶体具有大的倍频系数、宽的相匹配范围、较大的双折射率和高的抗光损伤能力，是迄今为止唯一能产生有效五倍频的紫外非线性光学晶体。BBO晶体是国际上公认的六种最优秀的非线性光学晶体材料之一，其在光电子技术方面有着重要和广泛的应用，广泛应用于光参量振荡器和各种谐波发生器中，产品在国际市场上供不应求。
由于BaB2O4化合物具有两种结构类型，即高温相(α-BaB2O4)和低温相(β-BaB2O4)，其相转变温度为925℃左右，而α-BaB2O4是一种有心结构，空间群为R 3C，无倍频效应，只有β-BaB2O4才具有倍频效应。因此要得到倍频晶体BBO，只能采用助熔剂法来生长，即加入某种化合物，使生长点降到925℃以下，得到低温相的BaB2O4晶体。助熔剂法生长速率缓慢，产品的生产远远满足不了市场的需求。另外，采用助熔剂法生长的BBO晶体其最大厚度通常只达到35mm，但在加工器件时，由于需要沿匹配角方向切割，所加工的器件一般只能达到15×15mm×15mm，无法满足市场上大量使用的大尺寸器件的要求。
熔盐提拉法生长BBO晶体，就是要解决采用熔盐提拉法快速生长BBO晶体的新工艺技术，提高BBO晶体的生长速率和生长尺寸的问题，以达到工业化生长的需求。其技术方案如下本发明使用的熔盐提拉法，改变了常用的助熔剂生长方法只能转动，不能提拉的缺点。通过改进助熔剂方法生长设备，使它既能转动，又能提拉。由于在熔盐提拉中，过快的提拉速率将使杂质、熔剂、气泡等包裹进晶体，影响晶体的质量，要求要有非常缓慢的提拉速率，我们已研制出了一种可调节的最慢提拉速率可达到0.3mm/天的控制装置，解决了这方面的问题。
由于生长BBO晶体所需的助熔剂通常为Na2O或NaF或BaF2或它们的组合，在高温时溶液具有非常高的粘滞性，使得生长边界层过厚，影响熔质在在熔液中的输运，使得BBO晶体的生长极为缓慢。本发明使用了转动加提拉技术，可进一步增大熔液的流动性，提高了BBO晶体的生长速率，同时又不会破坏熔液的稳定性，使得生长周期缩短了约30％。
具体的生长参数为以30～50wt.％的Na2O或NaF或BaF2或它们的组合为助熔剂，降温速率为0.5～3℃/天，提拉速率为0.3～3mm/天，转速为5～30转/分钟。
熔盐提拉法生长BBO晶体的生长装置如附图
所示，其中(1)为手动升降装置，(2)为旋转提拉装置，(3)为控制系统。
熔盐提拉法生长BBO晶体的生长方法较为简便，现举出实施本发明的二个实施例实施例1以Na2O为助熔剂用熔盐提拉法快速生长BBO晶体在φ100×80mm的铂坩锅中，加入压好片的400g BaB2O4和200g Na2O，再加入20g NaF。升温至1000℃，恒温20小时，降温至920℃，用沿C轴方向切割的尺寸为φ2×10mm的籽晶进行生长，降温速率为第一周0.5℃/天、第二、三周1℃/天、以后2℃/天，晶转为20转/分钟，采用交变旋转，拉速控制在0.6mm/天，经过60天的生长，获得尺寸为φ80×40mm的BBO晶体。
实施例2以NaF为助熔剂用熔盐提拉法快速生长BBO晶体在φ100×80mm的铂坩锅中，加入压好片的400g BaB2O4和200g NaF，再加入50g BaF2。升温至980℃，恒温20小时，降温至910℃，用沿C轴方向切割的尺寸为φ2×8mm的籽晶进行生长，降温速率为第一周0.5℃/天、第二、三周1℃/天、以后2℃/天，晶转为25转/分钟，采用交变旋转，拉速控制在0.5mm/天，经过60天的生长，获得尺寸为φ75×40mm的BBO晶体。
权利要求
1.熔盐提拉法生长BBO晶体，是将助熔剂法和提拉法结合起来，用于快速生长BBO晶体的方法，其特征在于用Na2O或NaF或BaF2或它们的组合作为助熔剂，其加入量为30～50wt.％；降温速率为0.5～3℃/天；提拉速度为0.3～3mm/天；转速为5～30转/分钟。
2.如权利要求1所述的熔盐提拉法生长BBO晶体，其特征在于用该方法生长出来的BBO晶体，应用于光参量振荡器和各种谐波发生器中作倍频晶体。
全文摘要
熔盐提拉法生长BBO晶体涉及一种生长BBO(β－BaB
文档编号C30B9/00GK1443879SQ0210491
公开日2003年9月24日 申请日期2002年3月8日 优先权日2002年3月8日
发明者王国富, 林州斌, 胡祖树, 何美云 申请人:中国科学院福建物质结构研究所