离子高温相偏硼酸钡晶体及其生长方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明设及渗Pb"离子高温相偏棚酸领（a-BaB2〇4)晶体及其生长方法和用途，属 于人工晶体生长技术领域和激光技术领域。
【背景技术】
[0002] 高温相偏棚酸领（a-BaB2〇4)晶体是一种多功能光学材料。它属于S方晶系，晶胞 参数a=b= 0. 7235nm,C= 3. 9192nm，空间群为R-3c，为负单轴晶。a-BaB2〇4晶体有良 好的化学稳定性，合适的硬度（莫氏硬度4. 5)，透光波段宽（从189nm到3500nm)，双折射 率大巧32皿波长时An= 0. 14)，光损伤阔值高（不小于l.OGW/cm2)，是目前唯一在紫外 波段获得应用的双折射晶体（周国清，徐军，陈杏达，陈伟，李红军，徐科，干福嘉，材料研究 学报，14(2000)86。）。利用a-BaB2〇4晶体可制作成各种规格的、在紫外一可见一近红外宽 波段使用的棱镜（如渥拉斯顿棱镜、洛匈棱镜、格兰型棱镜、萨那芒特棱镜等）和光隔离器 件等光学器件。
[0003] 我们近期的研究结果表明；a -BaB2〇4晶体还是一种具有潜在应用价值的受激 Raman散射（SRS)晶体，其SRS活性模式的频率在635cm-1附近，有别于常见的SRS晶体活 性振动模式频率。因此a-BaB2〇4晶体可W做为全固态激光变频元件，产生常规手段难W获 得的、特殊波长的激光，应用于激光医疗、环境检测、激光遥感、科学研究等诸多领域。
[0004] a-BaB2〇4晶体应用面临的主要问题是晶体制备困难。根据梁敬魅等人的研究结果 (梁敬魅，张玉等，黄清镇等，化学学报，10 (1982) 994。），a-BaB2〇4晶体稳定存在的温度区 间在其烙点和925°C之间。中科院福建物质结构研究所和中科院上海光机所曾尝试通过提 拉法生长a-BaB2〇4晶体（徐军，邓佩珍，高温相偏棚酸领（a-BaB2〇4)晶体的生长方法，中 国专利，专利号CN1196405A。）。但是由于a-BaB2〇4晶体生长存在显著的各向异性；平行 于C方向和垂直于C方向晶体生长速度相差悬殊。该一方面造成了晶体在C方向上难W长 厚，另一方面也给晶体生长过程控制增加了难度。另外由于a-BaB2〇4晶体不同晶向的热膨 胀系数相差很大（平行于a轴方向a=〇.9X1(T6/k，平行于C轴方向a=36.3X10^6/ K)，因此a-BaB2〇4晶体在降温过程中容易出现开裂，影响晶体的成品率和利用率。
[000引做为觉激Raman散射晶体，a -BaB204晶体应用面临的主要问题是晶体的Raman散 射截面小。而散射截面较小的晶体要产生受激Raman激光，要求累浦激光的功率大、晶体在 通光方向上的尺寸大。该对累浦光源和晶体生长都提出了更高的要求。另外，相对于Raman 散射截面大的晶体，在相同的条件下，a-BaB204晶体的光一光转化效率也较低。因此必须 采取适当的措施来提高a -BaB204晶体Raman散射截面。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的之一是通过渗杂Pb2+离子，使a-BaB2〇4晶体结构在室温下得W 稳定，并提高了a -BaB2〇4晶体的SRS截面；本发明的第二个目的是提供渗化"离子的a-BaB2〇4晶体的生长方法，解决a-BaB2〇4晶体生长过程难W控制和晶体易出现开裂的问 题，提高晶体的成品率和利用率。本发明的第=个目的是提供渗化"离子的a-BaB204晶体 的应用。
[0007] 本发明的技术方案如下；
[000引一种渗化"离子高温相偏棚酸领晶体，其特征在于：该晶体的化学式为 ?6恥1_占204,其中X为Pb"离子替代Ba"离子的比例，其取值范围为0. 005兰X兰0. 05。
[0009] 本发明的渗化"离子高温相偏棚酸领晶体的生长方法；可采用提拉法、泡生法和 布里奇曼法生长，所采用的生长原料的组成为化是31_占2〇4或添加过量B2〇3的化xBai_xB204， 所述过量的B2O3不超过等化学计量比化是31_占2〇4原料中B203含量的IOmol%。
[0010] 本发明的渗Pb"离子a -BaB 2〇4晶体可用于制作格兰型棱镜、渥拉斯顿棱镜、萨那 芒特棱镜和洛匈棱镜等光束分离偏振器件，W及相位延迟和光学补偿器件。
[0011] 本发明的渗Pb"离子a -BaB2〇4晶体还可用于紫外一可见一近红外波段激光变频； 将至少一束激光，通过至少一块渗化"离子a -BaB2〇4晶体后，产生至少一束频率不同于入 射激光频率的新波长激光。
[0012] 本发明的有益效果：
[0013] 本发明提供的渗Pb2+离子a-BaB2〇4晶体，及其生长方法和应用，具有W下优点： (1)通过Pb"渗杂，使得a-BaB2〇4结构在室温下得朗！定。似化"渗杂a-BaB2〇4晶体克 服了a-BaB2〇4晶体生长过程不易控制和晶体易开裂等问题。（3)该晶体具有良好的物化 性能，易于保存、加工，该晶体的透光波段宽、双折射率大，是综合性能良好的、可用于制作 光束分离、偏振、相位延迟和光学补偿器件的光学晶体材料。（4)相对a-BaB2〇4,化"渗杂 a-BaB2〇4晶体的SRS截面得到了提高，有利于降低累浦激光的阔值、提高Raman激光的转化 效率。巧)Pb2+渗杂a-BaB2〇4晶体做为SRS晶体单独使用或者与其他变频晶体一起使用，可 获得多种新波长激光。（6)该晶体光损伤阔值高，不低于l.OGW/cm2;受激Raman散射（SRS) 活性振动模式的频率特殊，在635cnT1附近。
【附图说明】
[0014] 图1为实施例1制备的化。.〇2Ba〇.9sB2〇4晶体。
[001引图2为Pb0.02Ba0.9sB204晶体的双折射率曲线。
[0016] 图3为化。.〇2Ba〇.gsB2〇4晶体的拉曼光谱。
[0017] 图4为渥拉斯顿棱镜。其中，1 ;入射光；2;Pb"离子渗杂a -BaB2〇4晶体，光轴平 行于纸面；3;Pb"离子渗杂a -BaB2〇4晶体，光轴垂直于纸面；4;〇光；5 ;e光。
[001引图5为典型的扣。.。283。.988204晶体进行拉曼变频的示意图。其中，6;高功率密度入 射激光；7;输入镜；8;输出镜；9邮。.。283。.988204晶体；10;拉曼激光。
【具体实施方式】