新型紫外非线性光学晶体NaSr3Be3B3O9F4的生长与性能研究及新型紫外光学晶体的探索

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangyi802
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NaSr3Be3B3O9F4(NSBBF)晶体是一种新型铍硼酸盐深紫外非线性光学晶体,在紫外、深紫外激光输出方面有潜在的应用价值。本文主要围绕该晶体的生长和性能进行了深入的研究,同时开展了新材料的探索工作,发现了三种新的硼酸盐化合物。主要内容如下:  1)开展了NSBBF晶体的助熔剂体系探索:包括LiF体系、K2O体系和MoO3体系,并通过差热-质谱分析,确定了LiF体系和K2O体系生长过程中的挥发物质;测量了LiF体系和K2O体系的挥发性与粘度,结果表明,LiF体系是目前最好的助熔剂体系。  2)采用LiF助熔剂体系开展晶体生长,对晶体生长的工艺进行了系统研究。确定了采用顶部籽晶法生长该晶体的工艺,采用不同方向的籽晶进行晶体生长,用<001>方向籽晶于LiF体系助熔剂中可以稳定得到尺寸为14×13×20mm3的晶体。晶体生长过程中得到的晶体形貌多呈现为{101}面。  3)研究了晶体的光学性质,测量了晶体的透过率,发现NSBBF晶体存在厚度增加紫外截止边红移的情况,计算了晶体的吸收系数,推断截止边红移的原因是晶体中存在杂质与缺陷。用最小偏向角法测量了晶体的折射率并拟合出Sellmeier方程,可知,在Ⅰ类相位匹配下,NSBBF晶体可输出的最短倍频波长为233nm;系统研究了晶体的机械性能,测定了晶体(110)、(101)面的显微硬度,证明该晶体的机械性能良好,适合加工。稳定性测试表明晶体可在常温下空气中保存。  4)探索新材料过程中得到三种新的铍硼氧化物,M3LiNa4Be4B10O24F(M=Sr, Cd)和CdNa2Be2B2O6F2,三者都具有对称中心,因此无非线性效应。M3LiNa4Be4B10O24F(M=Sr, Cd)的空间群为R3,属六方晶系,单胞参数为:Cd3LiNa4Be4B10O24F(LNCBBF):a=b=9.3019(8)(A),c=37.782(7)(A),z=6; Sr3LiNa4Be4B10O24F(LNSBBF):a=b=9.4645(1)(A),c=38.842(8)(A),z=6。晶体结构单元为两层(Be4B4O12F)∞被[B12O24]基团连接而成的[Be8B16O40F2]∞基团,紫外可见漫反射显示紫外透过截止边在200 nm以下。生长出了大块透明的LNSBBF晶体,其透过光谱显示截止波长低于185 nm。CdNa2Be2B2O6F2(NCF)的空间群为R3,六方晶系,单胞参数为a=b=4.6392(1)(A),c=26.9783(14)(7)(A),Z=3,晶体结构为类KBBF结构,[CdBe6B6O12F6]∞层代替了KBBF的[Be2BO3F2]。层,层与层之间连接的是Na-F之间的静电力。紫外可见漫反射显示紫外透过截止边在200nm以下。这三种化合物都是潜在的紫外光学晶体材料。
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