CN103359756B - 硼铍酸钇化合物、硼铍酸钇非线性光学晶体及制备和用途 - Google Patents

Abstract

一种α相和β相硼铍酸钇化合物、非线性光学晶体及制法和用途；α相硼铍酸钇晶体属正交晶系，空间群为Pna2₁，晶胞参数α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为粉末倍频系数为KDP的0.5倍；β相硼铍酸钇晶体亦属正交晶系，空间群为Ama2，晶体参数 α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积粉末倍频系数为KDP的1倍；二晶体均具非线性光学效应，无色透明，为非同成分熔融化合物，空气中不潮解，不溶于稀酸，化学稳定性好，具作为紫外波段非线性光学晶体的潜力。

Description

硼铍酸钇化合物、硼铍酸钇非线性光学晶体及制备和用途

技术领域

本发明涉及两种新型光电子功能材料及生长方法和用途，特别是涉及α相硼铍酸钇化合物和β相硼铍酸钇化合物，α相硼铍酸钇非线性光学晶体和β相硼铍酸钇非线性光学晶体及它们的制备和用途。

背景技术

非线性光学频率转换晶体主要用于激光倍频、和频、差频、多次倍频、光参量振荡和光参量放大等方面，从而拓宽了激光辐射波长的范围，开辟新的激光光源。

紫外和深紫外激光通常是指波长范围介于400nm到150nm的激光。产生紫外和深紫外激光的激光器主要有两种，一种是准分子激光器，另一种是全固态激光器。虽然准分子激光器产生的激光功率大，但是它的光束质量不佳，激光器结构复杂、体积庞大，维护起来也不够方便。而以激光二极管作为泵浦源的全固态激光器弥补了准分子激光器的不足，其产生的光束质量好，结构简单，便于应用。全固态激光器产生紫外激光的关键，是通过非线性光学晶体进行频率转换。因此非线性光学晶体的性能直接影响着紫外激光的产生。随着光刻技术、精密仪器加工、激光医疗、光化学等领域的发展，对紫外和深紫外相干光源的需求越来越迫切，因此，探索研究性能优异的紫外和深紫外非线性光学晶体具有重要的实际意义。

硼酸盐非线性光学晶体具有适中的倍频系数，较高的抗激光损伤阈值和紫外透过率，因此这类晶体常被用于实现紫外相干光输出。常用的紫外非线性光学晶体包括β-BaB₂O₄(BBO)、LiB₃O₅(LBO)、CsB₃O₅(CBO)、CsLiB₆O₁₀(CLBO)、KBe₂BO₃F₂(KBBF)。并且，KBBF晶体是目前唯一已实用化的能够通过直接倍频方式输出深紫外激光的非线性光学晶体。KBBF晶体紫外截止边为151nm，具有良好的深紫外光透过性。倍频系数d₁₁＝0.49pm/v(d₃₆(KDP)＝0.39pm/v)，双折射率Δn＝0.081(λ＝1064nm)，倍频相位匹配范围可扩展至161nm。利用KBBF棱镜耦合器件，实现了Nd:YAG激光(1064nm)的六倍频(从354.7nm到177.3nm)激光输出。

硼酸盐化合物的阴离子结构基元通常由平面三角形[BO3]^3-和四面体[BO4]^5-组成，由于Be和B的离子半径相似，因此用[BeO4]^6-部分替代[BO4]^5-可能会产生新的阴离子基团。以上述的新型基团作为骨架，可以与碱金属或碱土金属离子构成新型的硼铍酸盐化合物。计算表明，在碱金属或碱土金属硼铍酸盐中，当[BO3]^3-基团中的氧悬挂键被[BeO4]^6-基团连接时，化合物的能隙可大于6.5eV，即紫外截止边低于200nm。近年来，发现了多种硼铍酸盐非线性光学晶体，包括NaBeB₃O₆、ABe₂B₃O₇(A＝K，Rb)、Na₂CsBe₆B₅O₁₅、NaSr₃Be₃B₃O₉F₄和NaCaBe₂B₂O₆F，以上晶体的紫外截止边都小于200nm，并具有适中的非线性系数，具有成为深紫外非线性光学晶体的潜力。

目前，已发现的紫外非线性光学晶体的阳离子一般为碱金属或者碱土金属，其原因是这类阳离子d轨道和f轨道没有电子，不会发生电子的d-d跃迁或f-f跃迁，不会在可见光及紫外光波段产生吸收，因而具有较低的紫外截止边。而过渡金属的d轨道上有电子，则往往产生金属电子间的d-d跃迁或金属与氧电子的d-p跃迁，在可见光或紫外光波段产生强烈吸收，故影响了晶体在上述波段的应用。但是根据叶宁报道，采用Li₂O-B₂O₃助溶剂生长的YAl₃(BO₃)₄(YAB)晶体，紫外截止边为165nm。原因是Y³⁺的4d轨道上没有电子，不会发生d-d跃迁或d-p跃迁。因此，尽管Y属于过渡金属，但在YAB中Y并不会发生d-d跃迁或d-p跃迁，因而在可见光及紫外光波段内没有吸收，且具有较低的紫外截止边。YAB的粉末倍频效应是KDP的六倍。理论计算表明，YAB中畸变的YO₆八面体是其具有较大倍频系数的原因。因此，根据YAB中金属钇的性能特点，我们推断含钇的硼铍酸盐晶体，将有可能同时具备较大的非线性效应与较低的紫外截止边，并有可能用做紫外、甚至深紫外非线性光学晶体。

在这一思路的指导下，我们进行了含钇硼铍酸盐化合物的探索，获得了α-YBe₂B₅O₁₁和β-YBe₂B₅O₁₁，该化合物具有宽的光波长透过范围，在可见光及紫外光波段内没有吸收，紫外截止边小于200nm，并具有适中的非线性系数。具有作为紫外及深紫外非线性光学晶体的潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种α相硼铍酸钇化合物和一种β相硼铍酸盐化合物；所述α相硼铍酸钇化合物的化学式为α-YBe₂B₅O₁₁，所述β相硼铍酸盐化合物的化学式为β-YBe₂B₅O₁₁。

本发明的另一个目的在于提供一种α相硼铍酸钇非线性光学晶体和一种β相硼铍酸钇非线性光学晶体；所述α相硼铍酸钇非线性光学晶体的化学式为α-YBe₂B₅O₁₁，所述β相硼铍酸钇非线性光学晶体的化学式为β-YBe₂B₅O₁₁。

本发明的再一目的在于提供一种α相硼铍酸钇非线性光学晶体的生长方法和一种β相硼铍酸钇非线性光学晶体的生长方法。

本发明还有一个目的在于提供α相硼铍酸钇非线性光学晶体和β相硼铍酸钇非线性光学晶体的用途。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的α相硼铍酸钇化合物，其化学式为α-YBe₂B₅O₁₁；

本发明提供的β相硼铍酸钇化合物，其分子式为β-YBe₂B₅O₁₁。

本发明提供的α相硼铍酸钇非线性光学晶体，其化学式为α-YBe₂B₅O₁₁，该晶体结构不具有对称中心，属于正交晶系，空间群为Pna2₁，晶胞参数为 α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为晶体结构如图1。

本发明提供的β相硼铍酸钇非线性光学晶体，其化学式为β-YBe₂B₅O₁₁，该晶体结构不具有对称中心，属于正交晶系，空间群为Ama2，晶体参数为 α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为晶体结构如图2。

本发明提供的α相硼铍酸钇非线性光学晶体的生长方法，其为助熔剂生长方法，所述助熔剂为B₂O₃-Li₂O，所述助熔剂生长方法的步骤如下：

按照摩尔比为YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶10-17∶1-3的比例，将分析纯的氧化钇、氧化铍、硼酸和碳酸锂混合均匀，装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中1100℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1100℃约20小时，在饱和温度以上5℃开始降温，降温速率为3-8℃/天，降温区间为50℃；待物料冷却后，用稀盐酸和去离子水洗去助熔剂，得到毫米级化学式为α-YBe₂B₅O₁₁的透明单晶。该晶体的结构如下：其结构不具有对称中心，属于正交晶系，空间群为Pna2₁，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为将该透明单晶研磨成粉末，对其进行XRD表征，结果如图3，说明此晶体为α-YBe₂B₅O₁₁。

本发明还提供了α相硼铍酸钇非线性光学晶体的另一种生长方法，其为助熔剂生长方法，其步骤如下：按照摩尔比为YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶10-17∶1-3的比例，将分析纯的氧化钇、氧化铍、硼酸和碳酸锂混合均匀，装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中1100℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1100℃约20小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度以上5-10℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以10-100转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以1-3℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，得到所需尺寸的晶体，将晶体提离液面，以10-30℃/小时的速率降至室温，得到较大尺寸的α-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体。

本发明提供的β相硼铍酸钇非线性光学晶体的生长方法，其为助熔剂生长方法，其步骤如下：按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶10-17∶4-7的比例，将分析纯的氧化钇、氧化铍、硼酸和碳酸锂混合均匀，装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中1000℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1000℃约20小时，在饱和温度以上5℃开始降温，降温速率为3-8℃/天，降温区间为50℃。待物料冷却后，用稀盐酸和去离子水洗去助熔剂，得到毫米级β相硼铍酸钇非线性光学晶体透明单晶。该晶体的结构如下：如图2所示，其不具有对称中心，属于正交晶系，空间群为Ama2，晶体参数为 α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为将透明晶体研磨成粉末，对其进行XRD表征，结果如图4，说明此晶体为β-YBe₂B₅O₁₁。

本发明还提供了β相硼铍酸钇非线性光学晶体的另一种生长方法，其为助熔剂生长方法，其步骤如下：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶10-17∶4-7的比例，将分析纯的氧化钇、氧化铍、硼酸和碳酸锂混合均匀，装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中1000℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1000℃约20小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度以上5-10℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以10-100转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以1-3℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，即可得到所需晶体，将晶体提离液面，以10-30℃/小时的速率降至室温，即可得到较大尺寸的β-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体。

本发明提供的α相硼铍酸钇非线性光学晶体和β相硼铍酸钇非线性光学晶体的用途，该二种非线性光学晶体硼铍酸钇用于制备激光输出频率转换的激光器。

本发明的α相硼铍酸钇非线性光学晶体和β相硼铍酸钇非线性光学晶体的用途，该二种晶体用于制备对波长1064nm的激光光束产生2倍频，3倍频，4倍频或5倍频的谐波光输出的谐波发生器。

本发明的α相硼铍酸钇非线性光学晶体和β相硼铍酸钇非线性光学晶体的用途，该二种晶体用于制备产生波长低于200nm的谐波光输出的谐波发生器。

所述的谐波发生器为用于紫外区的谐波发生器、光参量振荡与光参量放大器件及光波导器件。

所述的谐波发生器为从红外到深紫外区的光参量振荡与光参量放大器件。

本发明的效果：

本发明提供的化学式为α-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体的粉末倍频效应是KDP的0.5倍，通过紫外可见漫反射方法测量了其紫外吸收边小于200nm；α-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体能够实现Nd:YAG激光(λ＝1064nm)的2倍频、3倍频、4倍频或5倍频，甚至用于产生比200nm更短的谐波光输出；另外α-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体无色透明，为非同成分熔融化合物，在空气中不潮解，不溶于稀酸，化学稳定性好；因而，α-YBe₂B₅O₁₁具有作为紫外波段非线性光学晶体的潜力。

本发明提供的化学式为β-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体的粉末倍频效应是KDP的1倍，通过紫外可见漫反射方法测量了其紫外吸收边小于200nm；β-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体能够实现Nd:YAG激光(λ＝1064nm)的2倍频、3倍频、4倍频或5倍频的谐波发生器，甚至用于产生比200nm更短的谐波光输出。该β-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体无色透明，为非同成分熔融化合物，在空气中不潮解，不溶于稀酸，化学稳定性好；因而，β-YBe₂B₅O₁₁具有作为紫外波段非线性光学晶体的潜力。

附图说明

图1是α-YBe₂B₅O₁₁晶体的结构示意图，表示Y、B、Be、O沿b方向的投影图。

图2是β-YBe₂B₅O₁₁晶体的结构示意图，表示Y、B、Be、O沿c方向的投影图。

图3是α-YBe₂B₅O₁₁单晶研磨成粉后的衍射图。

图4是β-YBe₂B₅O₁₁单晶研磨成粉后的衍射图。

图5是α-YBe₂B₅O₁₁或β-YBe₂B₅O₁₁作为倍频晶体应用时非线性光学效应的典型示意图，其中1是激光器，2是入射激光束，3是经后处理及光学加工的α-YBe₂B₅O₁₁或β-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体，4是所产生的出射激光束，5是滤波片。

具体实施方式

实施例1-6，α-YBe₂B₅O₁₁晶体生长的实施例：

实施例1：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶14.5∶2，将分析纯的氧化钇11.28克、氧化铍5.00克、硼酸210.24克和碳酸锂14.77克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1100℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1100℃约20小时，在饱和温度以上5℃开始降温，降温速率为5℃/天，降温区间为50℃；待物料冷却后，用稀盐酸和去离子水洗去助熔剂(B₂O₃-Li₂O)，得到片状透明的α-YBe₂B₅O₁₁单晶。

实施例2：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶10∶3，将分析纯的氧化钇11.28克、氧化铍5.00克、硼酸154.58克和碳酸锂22.16克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1100℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1100℃约20小时，在饱和温度以上5℃开始降温，降温速率为8℃/天，降温区间为50℃；待物料冷却后，用稀盐酸和去离子水洗去助熔剂(B₂O₃-Li₂O)，得到片状透明的α-YBe₂B₅O₁₁单晶。

实施例3：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶17∶1，将分析纯的氧化钇11.28克、氧化铍5.00克、硼酸24114克和碳酸锂7.40克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1100℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1100℃约20小时，在饱和温度以上5℃开始降温，降温速率为3℃/天，降温区间为50℃；待物料冷却后，用稀盐酸和去离子水洗去助熔剂(B₂O₃-Li₂O)，得到片状透明的α-YBe₂B₅O₁₁单晶。

实施例：4：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶14.5∶3，将分析纯的氧化钇11.82克、氧化铍5.00克、硼酸210.24克和碳酸锂22.16克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1100℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1100℃约20小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度以上5-10℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以50转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以1℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，即可得到所需晶体，将晶体提离液面，以20℃/小时的速率降至室温，即可得到较大尺寸的α-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体。

实施例：5：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶10.5∶2.5，将分析纯的氧化钇11.82克、氧化铍5.00克、硼酸160.76克和碳酸锂18.47克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1100℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1100℃约20小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度以上5-10℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以10转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以3℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，即可得到所需晶体，将晶体提离液面，以10℃/小时的速率降至室温，即可得到较大尺寸的α-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体。

实施例：6：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶16∶1.5，将分析纯的氧化钇11.82克、氧化铍5.00克、硼酸228.77克和碳酸锂11.08克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1100℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1100℃约20小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度以上5-10℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以100转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以2℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，即可得到所需晶体，将晶体提离液面，以30℃/小时的速率降至室温，即可得到较大尺寸的α-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体。

实施例7-12，β-YBe₂B₅O₁₁晶体生长的实施例：

实施例7：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶14.5∶4，将分析纯的氧化钇11.28克、氧化铍5.00克、硼酸210.24克和碳酸锂29.54克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1000℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1000℃约20小时，在饱和温度以上5℃开始降温，降温速率为5℃/天，降温区间为50℃。待物料冷却后，用稀盐酸和去离子水洗去助熔剂(B₂O₃-Li₂O)，得到片状透明的β-YBe₂B₅O₁₁单晶。

实施例8：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶11∶6，将分析纯的氧化钇11.28克、氧化铍5.00克、硼酸166.94克和碳酸锂44.32克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1000℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1000℃约20小时，在饱和温度以上5℃开始降温，降温速率为8℃/天，降温区间为50℃。待物料冷却后，用稀盐酸和去离子水洗去助熔剂(B₂O₃-Li₂O)，得到片状透明的β-YBe₂B₅O₁₁单晶。

实施例9：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶16∶5，将分析纯的氧化钇11.28克、氧化铍5.00克、硼酸228.77克和碳酸锂36.93克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1000℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1000℃约20小时，在饱和温度以上5℃开始降温，降温速率为3℃/天，降温区间为50℃；待物料冷却后，用稀盐酸和去离子水洗去助熔剂(B₂O₃-Li₂O)，得到片状透明的β-YBe₂B₅O₁₁单晶。

实施例10：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶14.5∶6，将分析纯的氧化钇11.28克、氧化铍5.00克、硼酸210.24克和碳酸锂44.32克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1000℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1000℃约20小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度以上5-10℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以10转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以1℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，即可得到所需晶体，将晶体提离液面，以20℃/小时的速率降至室温，即可得到较大尺寸的β-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体。

实施例11：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶10.5∶7，将分析纯的氧化钇11.28克、氧化铍5.00克、硼酸160.76克和碳酸锂51.72克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1000℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1000℃约20小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度以上5-10℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以30转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以3℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，即可得到所需晶体，将晶体提离液面，以10℃/小时的速率降至室温，即可得到较大尺寸的β-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体。

实施例12：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁∶B₂O₃∶Li₂O＝1∶16.5∶4.5，将分析纯的氧化钇11.28克、氧化铍5.00克、硼酸234.95克和碳酸锂33.25克混合均匀，装入直径为6厘米的铂坩埚中，置于单晶生长炉中1000℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1000℃约20小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度以上5-10℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以100转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以2℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，即可得到所需晶体，将晶体提离液面，以30℃/小时的速率降至室温，即可得到较大尺寸的β-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体。

实施例13：

关于α-YBe₂B₅O₁₁晶体作为倍频晶体的应用

将α-YBe₂B₅O₁₁晶体加工切割，定向，抛光后置于图5所示装置中的3位置。在室温下，用Nd:YAG激光器作光源，入射波长为1064nm的红外光，输出波长为532nm的绿光，激光强度相当于同等条件下KDP倍频输出的0.5倍。

实施例14：

关于β-YBe₂B₅O₁₁晶体作为倍频晶体的应用

将β-YBe₂B₅O₁₁晶体加工切割，定向，抛光后置于图5所示装置中的3位置。在室温下，用Nd:YAG激光器作光源，入射波长为1064nm的红外光，输出波长为532nm的绿光，激光强度与同等条件下KDP倍频输出相当。

Claims (10)

1.一种α相硼铍酸钇化合物，其化学式为α-YBe₂B₅O₁₁。

2.一种β相硼铍酸钇化合物，其分子式为β-YBe₂B₅O₁₁。

3.一种α相硼铍酸钇非线性光学晶体，其化学式为α-YBe₂B₅O₁₁，其晶体结构不具有对称中心，属于正交晶系，空间群为Pna2₁，晶胞参数为 α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为

4.一种β相硼铍酸钇非线性光学晶体，其化学式为β-YBe₂B₅O₁₁，其晶体结构不具有对称中心，属于正交晶系，空间群为Ama2,晶体参数为 α＝β＝γ＝90°，Z＝4,单胞体积为

5.一种权利要求3所述的α相硼铍酸钇非线性光学晶体的生长方法，其为助熔剂生长方法，所述助熔剂为B₂O₃-Li₂O，所述助熔剂生长方法的步骤如下：

按照摩尔比为YBe₂B₅O₁₁:B₂O₃:Li₂O＝1:10-17:1-3的比例，将分析纯的氧化钇、氧化铍、硼酸和碳酸锂混合均匀，装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中1100℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1100℃20小时，在饱和温度以上5℃开始降温，降温速率为3-8℃/天，降温区间为50℃；待物料冷却后，用稀盐酸和去离子水洗去助熔剂，得到毫米级化学式为α-YBe₂B₅O₁₁的透明单晶；该晶体的化学式为α-YBe₂B₅O₁₁，其结构不具有对称中心，属于正交晶系，空间群为Pna2₁，晶胞参数为 α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为

6.一种权利要求3所述的α相硼铍酸钇非线性光学晶体的生长方法，其为助熔剂生长方法，其步骤如下：按照摩尔比为YBe₂B₅O₁₁:B₂O₃:Li₂O＝1:10-17:1-3的比例，将分析纯的氧化钇、氧化铍、硼酸和碳酸锂混合均匀，装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中1100℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1100℃20小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度以上5-10℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以10-100转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以1-3℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，得到所需尺寸的晶体，将晶体提离液面，以10-30℃/小时的速率降至室温，得到较大尺寸的α-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体；该晶体的化学式为α-YBe₂B₅O₁₁，其结构不具有对称中心，属于正交晶系，空间群为Pna2₁，晶胞参数为 α＝β＝γ＝90°，Z＝4，单胞体积为

7.一种权利要求4所述的β相硼铍酸钇非线性光学晶体的生长方法，其为助熔剂生长方法，其步骤如下：按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁:B₂O₃:Li₂O＝1:10-17:4-7的比例，将分析纯的氧化钇、氧化铍、硼酸和碳酸锂混合均匀，装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中1000℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1000℃20小时，在饱和温度以上5℃开始降温，降温速率为3-8℃/天，降温区间为50℃；待物料冷却后，用稀盐酸和去离子水洗去助熔剂，得到毫米级β相硼铍酸钇非线性光学晶体透明单晶；该β相硼铍酸钇非线性光学晶体化学式为β-YBe₂B₅O₁₁，其结构不具有对称中心，属于正交晶系，空间群为Ama2,晶体参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝4,单胞体积为

8.一种权利要求4所述的β相硼铍酸钇非线性光学晶体的生长方法，其为助熔剂生长方法，其步骤如下：

按照摩尔比例YBe₂B₅O₁₁:B₂O₃:Li₂O＝1:10-17:4-7的比例，将分析纯的氧化钇、氧化铍、硼酸和碳酸锂混合均匀，装入铂坩埚中，置于单晶生长炉中1000℃熔融，多次加料熔融后，用铂金搅拌棒对熔体进行搅拌，使得熔体充分熔解；将熔体在晶体生长炉中恒温1000℃20小时，待物料充分熔融，降温至饱和温度以上5-10℃，把装在籽晶杆上的籽晶放入熔体中，同时以10-100转/分的速率旋转籽晶杆，降温至饱和温度，再以1-3℃/天的速率缓慢降温，降温结束后，即可得到所需晶体，将晶体提离液面，以10-30℃/小时的速率降至室温，即可得到较大尺寸的β-YBe₂B₅O₁₁非线性光学晶体；该β相硼铍酸钇非线性光学晶体化学式为β-YBe₂B₅O₁₁，其结构不具有对称中心，属于正交晶系，空间群为Ama2,晶体参数为 α＝β＝γ＝90°，Z＝4,单胞体积为

9.一种权利要求3所述的α相硼铍酸钇非线性光学晶体的用途，其特征在于该α相硼铍酸钇非线性光学晶体用于制备激光输出频率转换的激光器；或

用于制备对波长1064nm的激光光束产生2倍频，3倍频，4倍频或5倍频的谐波光输出的谐波发生器；或

用于制备产生波长低于200nm的谐波光输出的谐波发生器；或

用于制备紫外区的谐波发生器、光参量振荡与光参量放大器件及光波导器件；

所述的谐波发生器为从红外到深紫外区的光参量振荡与光参量放大器件。

10.一种权利要求4所述的β相硼铍酸钇非线性光学晶体的用途，其特征在于该β相硼铍酸钇非线性光学晶体用于制备激光输出频率转换的激光器；或

用于制备对波长1064nm的激光光束产生2倍频，3倍频，4倍频或5倍频的谐波光输出的谐波发生器；或

用于制备产生波长低于200nm的谐波光输出的谐波发生器；或

用于制备紫外区的谐波发生器、光参量振荡与光参量放大器件及光波导器件；

所述的谐波发生器为从红外到深紫外区的光参量振荡与光参量放大器件。