CN105420807A - 一种硼酸铅钡化合物和硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途 - Google Patents

一种硼酸铅钡化合物和硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种硼酸铅钡化合物和硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途，属于非线性光学晶体技术领域。技术方案是：该晶体的化学式为Pb0.81Ba8.19B18O36，分子量2063.14，属六方晶系，空间群<i>R</i>32，晶胞参数为<i>a</i>=7.2116(7)？，<i>c</i>=19.226(4)？，Z=1，V=865.9(2)？3，其粉末倍频效应达到KDP的1/3倍，具有较宽的透光范围，透光波段310nm-2600nm。本发明的积极效果是：采用固相反应法合成化合物及助溶剂法生长晶体，该晶体具有操作简单，成本低，所制晶体尺寸大，生长周期短，包裹体少，机械硬度较大，易于切割、抛光加工和保存，本发明所述的化合物硼酸铅钡非线性光学晶体在倍频转换、光参量振荡器等非线性光学器件中可以得到广泛应用。

Description

一种硼酸铅钡化合物和硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种硼酸铅钡化合物和硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途，属于非线性光学晶体技术领域。
背景技术
非线性光学晶体是重要的光电信息功能材料之一，是光电子技术特别是激光技术的重要物质基础。使用非线性光学晶体，通过倍频、混频、光参量振荡等非线性光学效应，可将有限的激光波长转换成新波段的激光。利用这种技术可以填补各类激光器件发射激光波长的空白光谱区，使激光器得到更广泛的应用。全固态激光系统可以由固体激光器产生近红外激光再经非线性光学晶体进行频率转换来实现，在激光技术领域有巨大的应用前景和经济价值。
结构选型在探索无机非线性光学晶体全过程中占有头等重要的地位，并起着“路标”式的关键作用。无论从现有的无机化合物晶体结构数据库中去寻找，或是自行设计新的结构类型，均存在着晶体结构选型的问题，在这方面阴离子基团理论模型均起着重要的理论指导作用。近20年来，人们对硼酸盐新型非线性光学晶体材料的探索，引起了不少国家材料科学家们的重视与兴趣。硼原子核外电子构型为ls22s22p1，价电子数少于价层轨道数，是典型的缺电子原子。硼酸盐化合物种类繁多，结构多样，为探索新型晶体材料提供了一个十分有利的条件，由于硼氧键有利于紫外光透过，使硼酸盐晶体在紫外和蓝绿光谱应用方面，具有独特的优势，现已发现一批性能优异的硼酸盐非线性光学晶体材料，从晶体的硼氧基团结构基元出发，这些晶体的基本结构基元可划分为B3O6，B3O7和BO3三种主要类型。BBO，KBBF，SBBO，TBO，BABO，KABO和YCOB，GdCOB等晶体的硼氧结构基元为BO3基团，而LBO，CBO，CLBO晶体的硼氧结构基元为B3O7基团。
目前，国内外科学家仍旧在极力关注着各类新型非线性光学晶体的探索和研究，虽然现有的材料的晶体生长技术已日趋成熟，但仍存在着明显的不足之处:如晶体易潮解、生长周期长、层状生长习性严重及价格昂贵等。因此，寻找和制备新的非线性光学晶体材料仍然是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种硼酸铅钡化合物和硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途，采用固相反应法合成化合物及助溶剂法生长晶体，操作简单，成本低，所制晶体尺寸大，生长周期短，包裹体少，机械硬度较大，易于切割、抛光加工和保存，应用广泛，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：
一种化合物硼酸铅钡，该化合物的化学式为Pb0.81Ba8.19B18O36，分子量2063.14。
一种化合物硼酸铅钡的制备方法，采用固相反应法，按摩尔比Ba:Pb:B:O=8.19:0.81:18:36混合均匀，研磨，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，得到样品；研磨样品，再升温至750-850℃，恒温48小时；恒温期间，多次研磨样品，最终得到烧结完全的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末。
一种化合物硼酸铅钡非线性光学晶体，该晶体化学式为Pb0.81Ba8.19B18O36，分子量2063.14，属六方晶系，空间群R32，晶胞参数为a = 7.2116(7) Å，c = 19.226(4) Å，Z=1，V= 865.9(2) Å3。
一种化合物硼酸铅钡非线性光学晶体的制备方法，采用固相反应法合成化合物及助熔剂法生长其晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、采用固相反应法，按摩尔比Ba:Pb:B:O=8.19:0.81:18:36混合均匀，研磨，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，得到样品；研磨样品，再升温至750-850℃，恒温48小时；恒温期间，多次研磨样品，最终得到烧结完全的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末；
b、将步骤a制备的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末，与助熔剂H3BO3或B2O3混匀，以30℃/h的升温速率将其加热至温度850-900℃，恒温10-20小时，得到Pb0.81Ba8.19B18O36的混合溶液；
或直接按摩尔比Ba:Pb:B:O=8.19:0.81:18:36称取制备硼酸铅钡的原料，与助熔剂体系混匀，在温度850-900℃，恒温10-20h，得到Pb0.81Ba8.19B18O36的混合溶液；
上述Pb0.81Ba8.19B18O36的混合溶液简称混合溶液；
c、将步骤b得到的混合溶液，700-850℃,再将籽晶杆快速伸入液面下，以0.5-10℃/h的速率缓慢降至650-750℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有小晶体聚集，以5-100℃/h的速率降至室温，获得硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36籽晶，简称籽晶；
d、在混合溶液中生长晶体：将步骤c获得的籽晶，固定于籽晶杆上，从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合溶液表面上预热籽晶5-60分钟，浸入液面中，使籽晶在混合溶液中进行回熔，恒温5-60分钟，快速降温至饱和温度700-830℃；
e、再以0.1-5℃/天的速率缓慢降温，以5-100rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长结束后，使晶体脱离液面，以1-100℃/小时的速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为5mm×4mm×5mm的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体。
所述步骤a中合成化合物硼酸铅钡的含钡原料为BaO、BaCO3、Ba(NO3)2、BaC2O4、Ba(OH)2、Ba(C2H3O2)2或Ba(HCO3)2之一，含铅的原料为PbO,含硼的为H3BO3或B2O3。
所述助熔剂的加入量摩尔比为硼酸铅钡:助熔剂＝1:1－4。
一种硼酸铅钡非线性光学晶体的用途，硼酸铅钡非线性光学晶体用于制备输出频率变换的激光器。
一种硼酸铅钡非线性光学晶体的用途，硼酸铅钡非线性光学晶体用于制备产生倍频谐波光输出的激光光束，激光光束波长为1064nm。
一种硼酸铅钡非线性光学晶体的用途，硼酸铅钡非线性光学晶体用于制备紫外区的谐波发生器，光参量与放大器件及光波导器件，从红外到紫外区的光参量与放大器件。
本发明所述的硼酸铅钡非线性光学晶体，该晶体的化学式为Pb0.81Ba8.19B18O36，分子量2063.14，属六方晶系，空间群R32，晶胞参数为a = 7.2116(7) Å，c = 19.226(4) Å，Z=1，V= 865.9(2) Å3，其粉末倍频效应达到KDP的1/3倍，具有较宽的透光范围，透光波段 310nm-2600nm。
本发明所述的化合物Pb0.81Ba8.19B18O36，采用固相反应法按下列反应式得到化合物Pb0.81Ba8.19B18O36：
(1)8.19BaO+0.81PbO+18H3BO3→Pb0.81Ba8.19B18O36+26H2O↑
(2)8.19BaCO3+0.81PbO+18H3BO3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19CO2↑+26H2O↑
(3)8.19Ba(NO3)2+0.81PbO+18H3BO3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19NO2↑+8.19NO↑ + 26H2O↑
(4)8.19Ba(OH)2+0.81PbO+18H3BO3→Pb0.81Ba8.19B18O36+34.19H2O↑
(5)8.19Ba(HCO3)2+0.81PbO+18H3BO3→Pb0.81Ba8.19B18O36+16.38CO2↑+34.19 H2O↑
(6)8.19BaC2O4+0.81PbO+18H3BO3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19CO2↑+8.19CO↑+26 H2O↑
(7)8.19BaCO3+0.81PbO+9B2O3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19CO2↑
(8)8.19Ba(NO3)2+0.81PbO+9B2O3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19NO2↑+8.19NO↑
(9)8.19BaO+0.81PbO+9B2O3→Pb0.81Ba8.19B18O36
(10)8.19Ba(OH)2+0.98PbO+9B2O3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19H2O↑
(11)8.19Ba(HCO3)2+0.81PbO+9B2O3→Pb0.81Ba8.19B18O36+16.38CO2↑+8.19H2O↑
(12)8.19BaC2O4+0.81PbO+9B2O3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19CO2↑+8.19CO↑
本发明制备的化合物硼酸铅钡非线性光学晶体作为制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器。
作为制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器包含至少一束入射电磁辐射通过至少一块非线性光学晶体后产生至少一束频率不同于入射电磁辐射的输出辐射的装置。
本发明的积极效果是：采用固相反应法合成化合物及助溶剂法生长晶体，该晶体具有操作简单，成本低，所制晶体尺寸大，生长周期短，包裹体少，机械硬度较大，易于切割、抛光加工和保存，本发明所述的化合物硼酸铅钡非线性光学晶体在倍频转换、光参量振荡器等非线性光学器件中可以得到广泛应用。
附图说明
图1为本发明硼酸铅钡晶体结构图；
图2为本发明硼酸铅钡晶体制作的非线性光学器件的工作原理图；
与中：1为激光器，2为发出光束，3为Pb0.81Ba8.19B18O36晶体，4为出射光束，5为滤波片。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
一种化合物硼酸铅钡，该化合物的化学式为Pb0.81Ba8.19B18O36，分子量2063.14。
一种化合物硼酸铅钡的制备方法，采用固相反应法，按摩尔比Ba:Pb:B:O=8.19:0.81:18:36混合均匀，研磨，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，得到样品；研磨样品，再升温至750-850℃，恒温48小时；恒温期间，多次研磨样品，最终得到烧结完全的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末 。
一种化合物硼酸铅钡非线性光学晶体，该晶体化学式为Pb0.81Ba8.19B18O36，分子量2063.14，属六方晶系，空间群R32，晶胞参数为a = 7.2116(7) Å，c = 19.226(4) Å，Z=1，V= 865.9(2) Å3。
一种化合物硼酸铅钡非线性光学晶体的制备方法，采用固相反应法合成化合物及助熔剂法生长其晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、采用固相反应法，按摩尔比Ba:Pb:B:O=8.19:0.81:18:36混合均匀，研磨，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，得到样品；研磨样品，再升温至750-850℃，恒温48小时；恒温期间，多次研磨样品，最终得到烧结完全的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末；
b、将步骤a制备的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末，与助熔剂H3BO3或B2O3混匀，以30℃/h的升温速率将其加热至温度850-900℃，恒温10-20小时，得到Pb0.81Ba8.19B18O36的混合溶液；
或直接按摩尔比Ba:Pb:B:O=8.19:0.81:18:36称取制备硼酸铅钡的原料，与助熔剂体系混匀，在温度850-900℃，恒温10-20h，得到Pb0.81Ba8.19B18O36的混合溶液；
上述Pb0.81Ba8.19B18O36的混合溶液简称混合溶液；
c、将步骤b得到的混合溶液，700-850℃,再将籽晶杆快速伸入液面下，以0.5-10℃/h的速率缓慢降至650-750℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有小晶体聚集，以5-100℃/h的速率降至室温，获得硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36籽晶，简称籽晶；
d、在混合溶液中生长晶体：将步骤c获得的籽晶，固定于籽晶杆上，从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合溶液表面上预热籽晶5-60分钟，浸入液面中，使籽晶在混合溶液中进行回熔，恒温5-60分钟，快速降温至饱和温度700-830℃；
e、再以0.1-5℃/天的速率缓慢降温，以5-100rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长结束后，使晶体脱离液面，以1-100℃/小时的速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为5mm×4mm×5mm的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体。
所述步骤a中合成化合物硼酸铅钡的含钡原料为BaO、BaCO3、Ba(NO3)2、BaC2O4、Ba(OH)2、Ba(C2H3O2)2或Ba(HCO3)2之一，含铅的原料为PbO,含硼的为H3BO3或B2O3。
所述助熔剂的加入量摩尔比为硼酸铅钡:助熔剂＝1:1－4。
一种硼酸铅钡非线性光学晶体的用途，硼酸铅钡非线性光学晶体用于制备输出频率变换的激光器。
一种硼酸铅钡非线性光学晶体的用途，硼酸铅钡非线性光学晶体用于制备产生倍频谐波光输出的激光光束，激光光束波长为1064nm。
一种硼酸铅钡非线性光学晶体的用途，硼酸铅钡非线性光学晶体用于制备紫外区的谐波发生器，光参量与放大器件及光波导器件，从红外到紫外区的光参量与放大器件。
实施例1：
按反应式：8.19BaO+0.81PbO+18H3BO3→Pb0.81Ba8.19B18O36+26H2O↑合成Pb0.81Ba8.19B18O36化合物；
将BaO、PbO、H3BO3按摩尔比8.19:0.81:18放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，充分研磨，再升温至850℃，恒温48小时，充分研磨，便得到烧结完全的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末，再对该多晶粉末进行X射线分析，所得X射线谱图与硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
反应式中的氧化钡可以用碳酸钡或硝酸钡或草酸钡或氢氧化钡或碳酸氢钡替换，硼酸可由氧化硼替换。
将合成的硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36化合物与助熔剂H3BO3按摩尔比Pb0.81Ba8.19B18O36: H3BO3 =1:1进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，以30℃/h的升温速率将其加热至900℃，恒温10小时，得到混合溶液；
再降温至850℃,将籽晶杆快速伸入液面下，以温度0.5℃/h的速率缓慢降至750℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有小晶体聚集，以温度5℃/h的速率降至室温，获得硼酸铅钡籽晶；
在化合物溶液中生长晶体：将获得的Pb0.81Ba8.19B18O36籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合溶液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面中，使籽晶在混合溶液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度830℃；
再以温度5℃/天的速率降温，以20rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长结束后，使晶体脱离液面，以温度1℃/小时的速率降至室温，即可获得尺寸为3mm×2mm×3mm的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体。
实施例2：
按反应式：8.19BaCO3+0.81PbO+18H3BO3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19CO2↑+26H2O↑合成化合物Pb0.81Ba8.19B18O36；
将BaCO3、PbO、H3BO3按摩尔比8.19:0.81:18直接称取原料，将称取的原料与助熔剂H3BO3按摩尔比1:4进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，以30℃/h的升温速率将其加热至880℃，恒温15小时，得到混合溶液，再降温至820℃,此时将籽晶杆快速伸入液面下，以温度1℃/h的速率缓慢降至720℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有小晶体聚集，以温度35℃/h的速率降至室温，获得硼酸铅钡籽晶；
反应式中的碳酸钡可以用氧化钡或硝酸钡或草酸钡或氢氧化钡或碳酸氢钡替换，硼酸可由氧化硼替换。
将获得的Pb0.81Ba8.19B18O36籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合溶液表面上预热籽晶60分钟，浸入液面下，使籽晶在混合溶液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度800℃；
再以温度2℃/天的速率缓慢降温，以5rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离溶液表面，以温度20℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为3mm×4mm×4mm的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体。
实施例3：
按反应式：8.19Ba(HCO3)2+0.81PbO+18H3BO3→Pb0.81Ba8.19B18O36+16.38 CO2↑+34.19H2O↑合成化合物Pb0.81Ba8.19B18O36；
将Ba(HCO3)2、PbO、H3BO3按摩尔比8.19:0.81:18直接称取原料，将称取的原料与助熔剂H3BO3按摩尔比1:3.5进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，以30℃/h的升温速率将其加热至860℃，恒温20小时，得到混合溶液，再降温至800℃,将籽晶杆快速伸入液面下，以温度3℃/h的速率缓慢降至700℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有小晶体聚集，以温度60℃/h的速率降至室温，获得硼酸铅钡籽晶；
反应式中的碳酸氢钡可以用氧化钡或硝酸钡或草酸钡或碳酸钡或氢氧化钡替换，硼酸可由氧化硼替换。
将获得的Pb0.81Ba8.19B18O36籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合溶液表面上预热籽晶20分钟，浸入液面下，使籽晶在混合溶液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度770℃；
再以温度1℃/天的速率缓慢降温，以10rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离溶液表面，以温度40℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为2mm×4mm×5mm的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体。
实施例4：
按反应式：8.19BaC2O4+0.81PbO+18H3BO3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19CO2↑+8.19CO↑+26H2O↑合成化合物Pb0.81Ba8.19B18O36；
将BaC2O4、PbO、H3BO3按摩尔比8.19:0.81:18直接称取原料，将称取的原料与助熔剂B2O3按摩尔比1:4进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，以温度30℃/h的升温速率将其加热至850℃，恒温13小时，得到混合溶液，再降温至700℃,将籽晶杆快速伸入液面下，以温度0.5℃/h的速率缓慢降至650℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有小晶体聚集，以温度75℃/h的速率降至室温，获得硼酸铅钡籽晶；
反应式中的草酸钡可以用氧化钡或硝酸钡或氢氧化钡或碳酸钡或碳酸氢钡替换，硼酸可由氧化硼替换。
将获得的Pb0.81Ba8.19B18O36籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合溶液表面上预热籽晶30分钟，浸入液面下，使籽晶在混合溶液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度700℃；
再以温度1℃/天的速率缓慢降温，以20rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离溶液表面，以温度30℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为2mm×4mm×3mm的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体。
实施例5：
按反应式：8.19Ba(OH)2+0.98PbO+9B2O3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19H2O↑合成化合物Pb0.81Ba8.19B18O36；
将Ba(OH)2、PbO、B2O3按摩尔比8.19:0.81:9放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，充分研磨，再升温至750℃，恒温48小时，充分研磨，便得到烧结完全的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末，再对该多晶粉末进行X射线分析，所得X射线谱图与硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
反应式中的氢氧化钡可以用碳酸钡或硝酸钡或草酸钡或氧化钡或碳酸氢钡替换，氧化硼可由硼酸替换。
将合成的化合物硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36与助熔剂H3BO3按摩尔比Pb0.81Ba8.19B18O36: H3BO3 =1:3进行混配装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，以温度30℃/h的升温速率将其加热至870℃，恒温15小时，得到混合溶液，再降温至750℃,将籽晶杆快速伸入液面下，以温度4℃/h的速率缓慢降至670℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有小晶体聚集，以温度100℃/h的速率降至室温，获得硼酸铅钡籽晶；
将获得的Pb0.81Ba8.19B18O36籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合溶液表面上预热籽晶40分钟，浸入液面下，使籽晶在混合溶液中进行回熔，恒温5分钟，快速降温至饱和温度730℃；
然后以温度0.1℃/天的速率缓慢降温，以100rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离溶液表面，以温度75℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为3mm×3mm×4mm的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体。
实施例6：
按反应式：8.19BaC2O4+0.81PbO+9B2O3→Pb0.81Ba8.19B18O36+8.19CO2↑+ 8.19CO↑合成化合物Pb0.81Ba8.19B18O36；
将BaC2O4、PbO、B2O3按摩尔比8.19:0.81:9放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，充分研磨，再升温至790℃，恒温48小时，充分研磨，便得到烧结完全的钡硼氧氟化合物单相多晶粉末，再对该多晶粉末进行X射线分析，所得X射线谱图与硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
反应式中的草酸钡可以用碳酸钡或硝酸钡或氧化钡或氢氧化钡或碳酸氢钡替换，氧化硼可由硼酸替换。
将合成的化合物硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36与助熔剂B2O3按摩尔比Pb0.98Ba8.02B18O36: B2O3 =1:1.5进行混配装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，以温度30℃/h的升温速率将其加热至890℃，恒温10小时，得到混合溶液，再降温至770℃,将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至710℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有小晶体聚集，以温度20℃/h的速率降至室温，获得硼酸铅钡籽晶；
在化合物溶液中生长晶体：将获得的Pb0.81Ba8.19B18O36籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合溶液表面上预热籽晶50分钟，浸入液面中，使籽晶在混合溶液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度750℃；
再以温度5℃/天的速率降温，以50rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长结束后，使晶体脱离液面，以温度100℃/小时的速率降至室温，即可获得尺寸为4mm×3mm×5 mm的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体。
实施例7：
按反应式：8.19BaO+0.81PbO+9B2O3→Pb0.81Ba8.19B18O36合成化合物Pb0.81Ba8.19B18O36；
将BaO、PbO、B2O3按摩尔比8.19:0.81:9放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，充分研磨，再升温至830℃，恒温48小时，充分研磨，便得到烧结完全的钡硼氧氟化合物单相多晶粉末，再对该多晶粉末进行X射线分析，所得X射线谱图与硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
反应式中的氧化钡可以用碳酸钡或硝酸钡或草酸钡或氢氧化钡或碳酸氢钡替换，氧化硼可由硼酸替换。
将合成的化合物硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36与助熔剂B2O3按摩尔比Pb0.81Ba8.19B18O36: B2O3 =1:2进行混配装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，以温度30℃/h的升温速率将其加热至860℃，恒温10小时，得到混合溶液，再降温至780℃,将籽晶杆快速伸入液面下，以温度5℃/h的速率缓慢降至690℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有小晶体聚集，以温度20℃/h的速率降至室温，获得硼酸铅钡籽晶；
在化合物溶液中生长晶体：将获得的Pb0.81Ba8.19B18O36籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合溶液表面上预热籽晶50分钟，浸入液面中，使籽晶在混合溶液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度740℃；
再以温度5℃/天的速率降温，以50rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长结束后，使晶体脱离液面，以温度100℃/小时的速率降至室温，即可获得尺寸为4mm×2mm×5 mm的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体。
实施例8：
将实施例1-7所得的任意的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体按相匹配方向加工一定尺寸的倍频器件，按附图2所示安置在Pb0.81Ba8.19B18O36晶体的位置上，在室温下，用调Q Nd:YAG激光器作光源，入射波长为1064 nm，由调Q Nd:YAG激光器1发出波长为1064 nm的发出光束2射入Pb0.81Ba8.19B18O36晶体3，产生波长为532 nm的绿色倍频光，输出强度为同等条件KDP的1/3倍，出射光束4含有波长为1064 nm的红外光和532 nm的绿光，经滤波片5滤去后得到波长为532 nm的绿色激光。

Claims (9)

1.一种化合物硼酸铅钡，其特征在于：该化合物的化学式为Pb0.81Ba8.19B18O36，分子量2063.14。
2.一种化合物硼酸铅钡的制备方法，其特征在于：采用固相反应法，按摩尔比Ba:Pb:B:O=8.19:0.81:18:36混合均匀，研磨，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，得到样品；研磨样品，再升温至750-850℃，恒温48小时；恒温期间，多次研磨样品，最终得到烧结完全的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末。
3.一种化合物硼酸铅钡非线性光学晶体，其特征在于：该晶体化学式为Pb0.81Ba8.19B18O36，分子量2063.14，属六方晶系，空间群R32，晶胞参数为a = 7.2116(7) Å，c = 19.226(4) Å，Z=1，V= 865.9(2) Å3。
4.一种化合物硼酸铅钡非线性光学晶体的制备方法，其特征在于采用固相反应法合成化合物及助熔剂法生长其晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、采用固相反应法，按摩尔比Ba:Pb:B:O=8.19:0.81:18:36混合均匀，研磨，放入马弗炉中，升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，得到样品；研磨样品，再升温至750-850℃，恒温48小时；恒温期间，多次研磨样品，最终得到烧结完全的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末；
b、将步骤a制备的硼酸铅钡化合物单相多晶粉末，与助熔剂H3BO3或B2O3混匀，以30℃/h的升温速率将其加热至温度850-900℃，恒温10-20小时，得到Pb0.81Ba8.19B18O36的混合溶液；
或直接按摩尔比Ba:Pb:B:O=8.19:0.81:18:36称取制备硼酸铅钡的原料，与助熔剂体系混匀，在温度850-900℃，恒温10-20h，得到Pb0.81Ba8.19B18O36的混合溶液；
上述Pb0.81Ba8.19B18O36的混合溶液简称混合溶液；
c、将步骤b得到的混合溶液，700-850℃,再将籽晶杆快速伸入液面下，以0.5-10℃/h的速率缓慢降至650-750℃，将籽晶杆提出液面，籽晶杆上会有小晶体聚集，以5-100℃/h的速率降至室温，获得硼酸铅钡Pb0.81Ba8.19B18O36籽晶，简称籽晶；
d、在混合溶液中生长晶体：将步骤c获得的籽晶，固定于籽晶杆上，从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合溶液表面上预热籽晶5-60分钟，浸入液面中，使籽晶在混合溶液中进行回熔，恒温5-60分钟，快速降温至饱和温度700-830℃；
e、再以0.1-5℃/天的速率缓慢降温，以5-100rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长结束后，使晶体脱离液面，以1-100℃/小时的速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得尺寸为5mm×4mm×5mm的Pb0.81Ba8.19B18O36晶体。
5.根据权利要求4所述的一种化合物硼酸铅钡非线性光学晶体的制备方法，其特征在于：所述步骤a中合成化合物硼酸铅钡的含钡原料为BaO、BaCO3、Ba(NO3)2、BaC2O4、Ba(OH)2、Ba(C2H3O2)2或Ba(HCO3)2之一，含铅的原料为PbO,含硼的为H3BO3或B2O3。
6.根据权利要求4所述的一种化合物硼酸铅钡非线性光学晶体的制备方法，其特征在于：所述助熔剂的加入量摩尔比为硼酸铅钡:助熔剂＝1:1－4。
7.一种硼酸铅钡非线性光学晶体的用途，其特征在于：硼酸铅钡非线性光学晶体用于制备输出频率变换的激光器。
8.一种硼酸铅钡非线性光学晶体的用途，其特征在于：硼酸铅钡非线性光学晶体用于制备产生倍频谐波光输出的激光光束，激光光束波长为1064nm。
9.一种硼酸铅钡非线性光学晶体的用途，其特征在于：硼酸铅钡非线性光学晶体用于制备紫外区的谐波发生器，光参量与放大器件及光波导器件，从红外到紫外区的光参量与放大器件。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108441956A (zh) * 2018-05-29 2018-08-24 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 化合物硼酸铅钡和硼酸铅钡光学晶体及制备方法和用途
CN110408995A (zh) * 2019-08-27 2019-11-05 天津理工大学 化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5948322A (en) * 1997-04-10 1999-09-07 Advanced Technology Materials, Inc. Source reagents for MOCVD formation of non-linear optically active metal borate films and optically active metal borate films formed therefrom
CN103088423A (zh) * 2011-11-01 2013-05-08 中国科学院新疆理化技术研究所 化合物钡硼氧氟和钡硼氧氟非线性光学晶体及制备方法和用途
CN103361725A (zh) * 2012-03-26 2013-10-23 中国科学院新疆理化技术研究所 化合物氯硼酸铅钡和氯硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途
CN105332045A (zh) * 2015-11-19 2016-02-17 唐山学院 化合物铅钡硼氧和铅钡硼氧非线性光学晶体及制备方法和用途
CN105332053A (zh) * 2015-11-19 2016-02-17 唐山学院 化合物硼酸铅钡和硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5948322A (en) * 1997-04-10 1999-09-07 Advanced Technology Materials, Inc. Source reagents for MOCVD formation of non-linear optically active metal borate films and optically active metal borate films formed therefrom
CN103088423A (zh) * 2011-11-01 2013-05-08 中国科学院新疆理化技术研究所 化合物钡硼氧氟和钡硼氧氟非线性光学晶体及制备方法和用途
CN103361725A (zh) * 2012-03-26 2013-10-23 中国科学院新疆理化技术研究所 化合物氯硼酸铅钡和氯硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途
CN105332045A (zh) * 2015-11-19 2016-02-17 唐山学院 化合物铅钡硼氧和铅钡硼氧非线性光学晶体及制备方法和用途
CN105332053A (zh) * 2015-11-19 2016-02-17 唐山学院 化合物硼酸铅钡和硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HONGPING WU ET AL: "Synthesis, Crystal Structure, and Properties of a New Lead Barium Borate, Pb1.13Ba7.87B18O36", 《CHEM. LETT.》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108441956A (zh) * 2018-05-29 2018-08-24 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 化合物硼酸铅钡和硼酸铅钡光学晶体及制备方法和用途
CN110408995A (zh) * 2019-08-27 2019-11-05 天津理工大学 化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途
CN110408995B (zh) * 2019-08-27 2021-05-18 天津理工大学 化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途

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