CN106811796B - 四硼酸六锂双折射晶体的制备方法和用途 - Google Patents

四硼酸六锂双折射晶体的制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种四硼酸六锂双折射晶体的制备方法和用途，该晶体化学式为Li6B4O9，分子量228.88，属于单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数为a=3.329(6)Å，b=23.451(9)Å，c=9.197(3)β=92.587(5)°,V=710.68(4)Å3，Z=4；采用助溶剂法生长晶体，通过本发明所述方法获得的四硼酸六锂双折射晶体为负双轴晶体，透过范围180‑3450nm，在该波段范围内双折射率为0.087(3450nm)‑0.190(180nm)之间。该晶体可用于红外‑深紫外波段，为负双轴晶体，该晶体易于加工，不易潮解；可用于制作格兰型棱镜、渥拉斯顿棱镜、洛匈棱镜或光束分离偏振器等偏振分束棱镜在光学和通讯领域有重要应用。

Description

四硼酸六锂双折射晶体的制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种用于红外-深紫外波段的分子式为Li6B4O9的四硼酸六锂双折射晶体的制备方法和应用。
背景技术
光束入射到各向异性的晶体时会分解为两束沿不同方向光，这种现象称为双折射现象。产生双折射现象的晶体可分为单轴晶体和双轴晶体，三方、四方或六方晶系的晶体是单轴晶体，正交、单斜和三斜晶系的晶体称为双轴晶体。晶体的双折射是电光功能材料的重要光学性能参数，伴随着近年来光通讯技术的迅猛发展，双折射晶体成为制作格兰棱镜、渥拉斯顿棱镜等偏振分束棱镜等光学元件的关键材料。
常用的双折射晶体材料主要有YVO4晶体、金红石晶体、LiNbO3晶体、方解石晶体、MgF2晶体以及α-BaB2O4晶体等。YVO4是一种性能良好的人工双折射晶体，而且容易用提拉法生长出大尺寸高光学品质的晶体，但是它的透过范围是400-5000nm，不能用于紫外区。金红石虽然双折射大但由于硬度大加工器件难度较大。LiNbO3晶体易于得到大尺寸晶体，但双折射率太小。主要以天然形式存在的方解石晶体杂质含量比较高，人工合成比较困难，一般尺寸都比较小，无法满足大尺寸光学偏光元件的要求，普通方解石晶体只能使用于350nm以上波段，紫外光学级方解石晶体获得困难，其使用波段也无法达到深紫外区(<200nm)。MgF2晶体是一种应用于深紫外很好的材料，它的透过范围宽(110-8500nm)，但是它的双折射率太小，不适合用作制造格兰棱镜，只能用于洛匈棱镜，且光束分离角小，器件尺寸大，使用不便。α-BaB2O4由于存在固态相变，很容易在晶体生长过程中开裂。因此，急需探索新的能够克服现有双折射晶体缺点的双折射晶体材料从而满足光通讯技术等领域发展的迫切需求。
本发明提供的Li6B4O9双折射晶体是一个中心对称的化合物，它的晶体结构在2014年已经被法国人Gwenaelle Rousse在无机化学杂志上报道过，在晶体结构中每四个BO3基团通过共顶点连接形成短链，他们的平行排列有利于晶体产生大的双折射率。本发明提供的方法能够生长出的大尺寸Li6B4O9双折射晶体，光学性质测试的结果表明：Li6B4O9双折射晶体的透光范围为180-3450nm,在该波段的双折射率在0.087-0.190之间，适合作为红外-深紫外双折射晶体材料，尤其是在紫外深紫外区具有较高的应用价值。
发明内容
本发明的一个目的在于提供四硼酸六锂双折射晶体的制备方法，该晶体化学式为Li6B4O9，分子量228.88，属于单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数为 c＝9.197(3)β＝92.587(5)°,Z＝4。采用助溶剂法生长晶体，通过本发明所述方法获得的四硼酸六锂双折射晶体为负双轴晶体，透过范围180-3450nm，在该波段范围内双折射率为0.087-0.190之间。
本发明的另一目的在于提供四硼酸六锂Li6B4O9双折射晶体的用途。
本发明所述的一种四硼酸六锂双折射晶体的制备方法，该晶体化学式为Li6B4O9，分子量228.88，属于单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数为c＝9.197(3)β＝92.587(5)°,Z＝4；采用助溶剂法生长晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、将含锂化合物为氧化锂、氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂或草酸锂，含硼化合物为硼酸或氧化硼，按摩尔比锂:硼＝3:2混合均匀并充分研磨，然后放入刚玉坩埚内在温度300℃预烧8小时，取出研磨并压实，之后每次升温30-50℃并在相应的温度保温12小时，取出研磨并压实，重复此过程直至温度升到600℃，最后在600℃保温3天，得到四硼酸六锂化合物的多晶粉末，对其进行X射线分析，所得X射线谱图与Li6B4O9单晶研磨成粉末后的X射线谱图是一致的；
b、将合成的四硼酸六锂化合物与助熔剂氢氧化锂、碳酸锂或氯化锂混合均匀后装入铂金坩埚中，加热温度至600-650℃，恒温24小时，得到含四硼酸六锂与助熔剂的混合熔液，其中四硼酸六锂与助熔剂的摩尔比为1:0.5-2；
c、制备籽晶：将固定在籽晶杆下端的铂金丝下至步骤b到的混合熔液中，以温度0.5-3℃/h的速率缓慢降温至铂金丝上出现晶体，再以温度0.1-3℃/d的速率缓慢降温，待晶体生长到所需尺寸后，将其提离液面，并以温度10-30℃/h降温速率降至室温，获得四硼酸六锂籽晶；
d、将盛有步骤b制得的装有混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，降温至575-625℃，将籽晶从晶体生长炉顶部下入炉膛中，先将籽晶在混合熔液液面上预热10-20分钟，然后将籽晶下至接触混合熔液，恒温3-5分钟，快速降温至568-620℃，再以温度0.1-2℃/d的速率缓慢降温，以0-20r/min转速旋转籽晶杆，同时以O-2mm/h的速度向上提拉晶体，待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度10-50℃/h的降温速率降至室温，将晶体从炉膛中取出，即可得到厘米级四硼酸六锂双折射晶体。
步骤a中所述的含锂化合物和含硼化合物纯度≥99.0％。
步骤b中助熔剂纯度≥99.0％。
所述方法获得的四硼酸六锂双折射晶体在制备偏振分束棱镜中的用途。
所述的偏振分束棱镜为格兰型棱镜、渥拉斯顿棱镜、洛匈棱镜或光束分离偏振器。
本发明所述方法得到的四硼酸六锂双折射晶体，该晶体用于红外-深紫外波段，为负双轴晶体，透过范围180-3450nm，双折射率为0.087(3450nm)-0.190(180nm)之间。
本发明所述四硼酸六锂双折射晶体，制备中涉及的化学方程式为：
3Li2CO3+4H3BO3→Li6B4O9+CO2↑+H2O↑
3LiOH+2H3BO3→Li6B4O9+H2O↑
3Li2O+4H3BO3→Li6B4O9+H2O↑
3LiNO3+2H3BO3→Li6B4O9+NO2↑+H2O↑
3Li2C2O4+2B2O3→Li6B4O9+CO2↑
3LiCH3COO+B2O3→Li6B4O9+CO2↑+H2O↑
本发明所述方法获得的的四硼酸六锂双折射晶体的透光范围宽(180nm-3600nm)，双折射率大(可透过范围内的折射率在0.087-0.190之间)，可用于紫外深紫外波段(180-350nm)。同时，用本发明提供的方法易于获得大尺寸单晶，该晶体易于加工，不易潮解；在制备用于深紫外的偏振分束棱镜方面易于得到广泛应用。
附图说明
图1为用于红外-深紫外波段的Li6B4O9双折射晶体的结构图；
图2为用于红外-深紫外波段的Li6B4O9双折射晶体的XRD图；
图3用于红外-深紫外波段的Li6B4O9双折射晶体的照片图；
图4为本发明楔形双折射晶体偏振分束器示意图。
具体实施方式
实施例1，助熔剂法生长Li6B4O9双折射晶体：
按化学方程式：3Li2CO3+4H3BO3→Li6B4O9+CO2↑+H2O↑合成化合物，所用Li2CO3和H3BO3原料为分析纯(≥99％)：
a、将Li2CO3和H3BO3按摩尔比锂:硼＝3:2混合均匀并充分研磨，然后放入刚玉坩埚内在温度300℃预烧8小时，取出研磨并压实，之后每次升温30℃并在相应的温度保温12小时，取出研磨并压实，重复此过程直至温度升到600℃，最后在600℃保温3天，得到四硼酸六锂化合物的多晶粉末，对其进行X射线分析，所得X射线谱图与Li6B4O9单晶研磨成粉末后的X射线谱图是一致的；
b、将合成的四硼酸六锂化合物与助熔剂LiOH(分析纯，≥99％)按摩尔比Li6B4O9:助熔剂＝1:1.5进行混合均匀后装入铂金坩埚中，加热温度至615℃，恒温24小时，得到含四硼酸六锂与助熔剂的混合熔液；
c、制备籽晶：将固定在籽晶杆下端的铂金丝下入步骤b得到的混合熔液中，以温度3℃/h的速率缓慢降温至铂金丝上出现晶体，再以温度3℃/d的速率缓慢降温，待晶体生长到所需尺寸后，将其提离液面，并以温度20℃/h降温速率降至室温，获得四硼酸六锂籽晶；
d、将盛有步骤b制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，降温至585℃，将籽晶从晶体生长炉顶部下入炉膛中，先将籽晶在混合熔液液面上预热20分钟，然后将籽晶下至接触混合熔液，恒温5分钟，快速降温至579℃，再以温度0.1℃/d的速率缓慢降温，以0r/min转速不旋转籽晶杆，同时以Omm/h的速度不向上提拉晶体，待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度50℃/h的降温速率降至室温，将晶体从炉膛中取出，即可得到尺寸为15×11×6mm3四硼酸六锂双折射晶体。
实施例2，助熔剂法生长Li6B4O9双折射晶体：
按化学方程式：3LiOH+2H3BO3→Li6B4O9+H2O↑合成化合物，所用LiOH和H3BO3原料为分析纯(≥99％)：
a、将LiOH和H3BO3按摩尔比锂:硼＝3:2混合均匀并充分研磨，然后放入刚玉坩埚内在温度300℃预烧8小时后取出研磨并压实，之后每次升温50℃并在相应的温度保温12小时，取出研磨并压实，重复此过程直至温度升到600℃，最后在600℃保温3天，得到四硼酸六锂化合物的多晶粉末，对其进行X射线分析，所得X射线谱图与Li6B4O9单晶研磨成粉末后的X射线谱图是一致的；
b、将合成的四硼酸六锂化合物与助熔剂LiCl(分析纯，≥99％)按摩尔比Li6B4O9:助熔剂＝1:2进行混合均匀装入铂金坩埚中，加热温度至600℃，恒温24小时，得到含四硼酸六锂与助熔剂的混合熔液；
c、制备籽晶：将固定在籽晶杆下端的铂金丝下至步骤b得到的混合熔液中，以温度1℃/h的速率缓慢降温至铂金丝上出现晶体，再以温度1℃/d的速率缓慢降温，待晶体生长到所需尺寸后，将其提离液面，并以温度30℃/h降温速率降至室温，获得四硼酸六锂籽晶；
d、将盛有步骤b制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，降温至575℃，将籽晶从晶体生长炉顶部下入炉膛中，先将籽晶在混合熔液液面上预热10分钟，然后将籽晶下至接触混合熔液，恒温3分钟，快速降温至568℃，再以温度0.5℃/d的速率缓慢降温，以20r/min转速旋转籽晶杆，同时以2mm/h的速度向上提拉晶体，待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度30℃/h的降温速率降至室温，将晶体从炉膛中取出，即可得到尺寸为11×9×8mm3四硼酸六锂双折射晶体。
实施例3，助熔剂法生长Li6B4O9双折射晶体：
按化学方程式：3Li2O+4H3BO3→Li6B4O9+H2O↑合成化合物，所用Li2O和H3BO3原料为分析纯(≥99％)：
a、将Li2O和H3BO3按摩尔比锂:硼＝3:2混合均匀并充分研磨，然后放入刚玉坩埚内在温度300℃预烧8小时，取出研磨并压实，之后每次升温40℃并在相应的温度保温12小时，取出研磨并压实，重复此过程直至温度升到600℃，最后在600℃保温3天，得到四硼酸六锂化合物的多晶粉末，对其进行X射线分析，所得X射线谱图与Li6B4O9单晶研磨成粉末后的X射线谱图是一致的；
b、将合成的四硼酸六锂化合物与助熔剂Li2CO3(分析纯，≥99％)按摩尔比Li6B4O9:助熔剂＝1:0.5进行混合均匀后装入铂金坩埚中，加热温度至630℃，恒温24小时，得到含四硼酸六锂与助熔剂的混合熔液；
c、制备籽晶：将固定在籽晶杆下端的铂金丝下至步骤b得到的混合熔液中，以温度0.5℃/h的速率缓慢降温至铂金丝上出现晶体，再以温度0.1℃/d的速率缓慢降温，待晶体生长到所需尺寸后，将其提离液面，并以温度10℃/h降温速率降至室温，获得四硼酸六锂籽晶；
d、将盛有步骤b制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，降温至613℃，将籽晶从晶体生长炉顶部下入炉膛中，先将籽晶在混合熔液液面上预热15分钟，然后将籽晶下至接触混合熔液，恒温4分钟，快速降温至609℃，再以温度0.1℃/d的速率缓慢降温，以10r/min转速旋转籽晶杆，同时以0.5mm/h的速度向上提拉晶体，待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度10℃/h的降温速率降至室温，将晶体从炉膛中取出，即可得到尺寸为16×14×10mm3四硼酸六锂双折射晶体。
实施例4，助熔剂法生长Li6B4O9双折射晶体：
按化学方程式：3LiNO3+B2O3→Li6B4O9+NO2↑合成化合物，所用LiNO3和B2O3原料为分析纯(≥99％)：
a、将LiNO3和B2O3按摩尔比锂:硼＝3:2混合均匀并充分研磨，然后放入刚玉坩埚内在温度300℃预烧8小时，取出研磨并压实，之后每次升温30℃并在相应的温度保温12小时，取出研磨并压实，重复此过程直至温度升到600℃，最后在600℃保温3天，得到四硼酸六锂化合物的多晶粉末，对其进行X射线分析，所得X射线谱图与Li6B4O9单晶研磨成粉末后的X射线谱图是一致的；
b、将合成的四硼酸六锂化合物与助熔剂LiCl(分析纯，≥99％)按摩尔比Li6B4O9:助熔剂＝1:0.8进行混合均匀后装入铂金坩埚中，加热温度至620℃，恒温24小时，得到含四硼酸六锂与助熔剂的混合熔液；
c、制备籽晶：将固定在籽晶杆下端的铂金丝下至步骤b得到的混合熔液中，以温度2℃/h的速率缓慢降温至铂金丝上出现晶体，再以温度2℃/d的速率缓慢降温，待晶体生长到所需尺寸后，将其提离液面，并以温度25℃/h降温速率降至室温，获得四硼酸六锂籽晶；
d、将盛有步骤b制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，降温至600℃，将籽晶从晶体生长炉顶部下入炉膛中，先将籽晶在混合熔液液面上预热10分钟，然后将籽晶下至接触混合熔液，恒温5分钟，快速降温至593℃，再以温度1℃/d的速率缓慢降温，以5r/min转速旋转籽晶杆，同时以1mm/h的速度向上提拉晶体，待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度20℃/h的降温速率降至室温，将晶体从炉膛中取出，即可得到尺寸为10×12×17mm3四硼酸六锂双折射晶体。
实施例5，助熔剂法生长Li6B4O9双折射晶体：
按化学方程式：3Li2C2O4+2B2O3→Li6B4O9+CO2↑合成化合物，所用Li2C2O4和B2O3原料为分析纯(≥99％)：
a、将Li2C2O4和B2O3按摩尔比锂:硼＝3:2混合均匀并充分研磨，然后放入刚玉坩埚内在温度300℃预烧8小时，取出研磨并压实，之后每次升温50℃并在相应的温度保温12小时，取出研磨并压实，重复此过程直至温度升到600℃，最后在600℃保温3天，得到四硼酸六锂化合物的多晶粉末，对其进行X射线分析，所得X射线谱图与Li6B4O9单晶研磨成粉末后的X射线谱图是一致的；
b、将合成的四硼酸六锂化合物与助熔剂LiOH(分析纯，≥99％)按摩尔比Li6B4O9:助熔剂＝1:0.5进行混配混合均匀后装入铂金坩埚中，加热温度至650℃，恒温24小时，得到含四硼酸六锂与助熔剂的混合熔液；
c、制备籽晶：将固定在籽晶杆下端的铂金丝下入步骤b得到的混合熔液中，以温度3℃/h的速率缓慢降温至铂金丝上出现晶体，再以温度1℃/d的速率缓慢降温，待晶体生长到所需尺寸后，将其提离液面，并以温度30℃/h降温速率降至室温，获得四硼酸六锂籽晶；
d、将盛有步骤b制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，降温至620℃，将籽晶从晶体生长炉顶部下入炉膛中，先将籽晶在混合熔液液面上预热15分钟，然后将籽晶下至接触混合熔液，恒温3分钟，快速降温至614℃，再以温度0.3℃/d的速率缓慢降温，以2r/min转速旋转籽晶杆，同时以0.5mm/h的速度向上提拉晶体，待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度20℃/h的降温速率降至室温，将晶体从炉膛中取出，即可得到尺寸为14×11×19mm3四硼酸六锂双折射晶体。
实施例6，助熔剂法生长Li6B4O9双折射晶体：
按化学方程式：3LiCH3COO+B2O3→Li6B4O9+CO2↑+H2O↑合成化合物，所用LiCH3COO和B2O3原料为分析纯(≥99％)：
a、将LiCH3COO和B2O3按摩尔比锂:硼＝3:2混合均匀并充分研磨，然后放入刚玉坩埚内在温度300℃预烧8小时，取出研磨并压实，之后每次升温50℃并在相应的温度保温12小时，取出研磨并压实，重复此过程直至温度升到600℃，最后在600℃保温3天，得到四硼酸六锂化合物的多晶粉末，对其进行X射线分析，所得X射线谱图与Li6B4O9单晶研磨成粉末后的X射线谱图是一致的；
b、将合成的四硼酸六锂化合物与助熔剂Li2CO3(分析纯，≥99％)按摩尔比Li6B4O9:助熔剂＝1:0.8进行混合均匀后装入铂金坩埚中，加热温度至605℃，恒温24小时，得到含四硼酸六锂与助熔剂的混合熔液；
c、制备籽晶：将固定在籽晶杆下端的铂金丝下入步骤b得到的混合熔液中，以温度1℃/h的速率缓慢降温至铂金丝上出现晶体，再以温度0.2℃/d的速率缓慢降温，待晶体生长到所需尺寸后，将其提离液面，并以温度30℃/h降温速率降至室温，获得四硼酸六锂籽晶；
d、将盛有步骤b制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，降温至582℃，将籽晶从晶体生长炉顶部下入炉膛中，先将籽晶在混合熔液液面上预热10分钟，然后将籽晶下至接触混合熔液，恒温5分钟，快速降温至576℃，再以温度0.2℃/d的速率缓慢降温，以3r/min转速旋转籽晶杆，同时以0.2mm/h的速度向上提拉晶体，待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度20℃/h的降温速率降至室温，将晶体从炉膛中取出，即可得到尺寸为10×12×13mm3四硼酸六锂双折射晶体。
实施例7
将实施例1－6所得任意的Li6B4O9晶体，用于制备楔形双折射晶体偏振分束器(如图4所示)，一个楔形的双折射晶体，光轴的取向如图4所示，一束自然光入射后经过晶体可以分成两束线偏振光，双折射率越大，两束光可以分开的越远，便于光束的分离。

Claims (5)

1.一种四硼酸六锂双折射晶体的制备方法，其特征在于该晶体化学式为Li6B4O9，分子量228.88，属于单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数为a = 3.329(6)Å，b = 23.451(9)Å，c=9.197(3) Å，β = 92.587(5)°,V = 710.68(4)Å3，Z=4；采用助熔剂 法生长晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、将含锂化合物氧化锂、氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂或草酸锂，含硼化合物硼酸或氧化硼，按摩尔比锂:硼=3:2混合均匀并充分研磨，然后放入刚玉坩埚内在温度300℃预烧8小时，取出研磨并压实，之后每次升温30-50℃并在相应的温度保温12小时，取出研磨并压实，重复此过程直至温度升到600℃，最后在600℃保温3天，得到四硼酸六锂化合物的多晶粉末，对其进行X射线分析，所得X射线谱图与Li6B4O9单晶研磨成粉末后的X射线谱图是一致的；
b、将合成的四硼酸六锂化合物与助熔剂氢氧化锂、碳酸锂或氯化锂混合均匀后装入铂金坩埚中，加热温度至600-650℃，恒温24小时，得到含四硼酸六锂与助熔剂的混合熔液，其中四硼酸六锂与助熔剂的摩尔比为1:0.5-2；
c、制备籽晶：将固定在籽晶杆下端的铂金丝下至步骤b到的混合熔液中，以温度0.5-3℃/h的速率缓慢降温至铂金丝上出现晶体，再以温度0.1-3℃/d的速率缓慢降温，待晶体生长到所需尺寸后，将其提离液面，并以温度10-30℃/h降温速率降至室温，获得四硼酸六锂籽晶；
d、将盛有步骤b制得的装有混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，降温至575-625℃，将籽晶从晶体生长炉顶部下入炉膛中，先将籽晶在混合熔液液面上预热10-20分钟，然后将籽晶下至接触混合熔液，恒温3-5分钟，快速降温至568-620℃，再以温度0.1-2℃/d的速率缓慢降温，以0-20r/min转速旋转籽晶杆，同时以O-2mm/h的速度向上提拉晶体，待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度10-50℃/h的降温速率降至室温，将晶体从炉膛中取出，即可得到厘米级四硼酸六锂双折射晶体。
2.根据权利要求1所述的四硼酸六锂双折射晶体的制备方法，其特征在于步骤a中所述的含锂化合物和含硼化合物纯度≥99.0%。
3.根据权利要求1所述的四硼酸六锂双折射晶体的制备方法，其特征在于步骤b中助熔剂纯度≥99.0%。
4.根据权利要求1所述方法获得的四硼酸六锂双折射晶体在制备偏振分束棱镜中的用途。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于所述的偏振分束棱镜为格兰型棱镜、渥拉斯顿棱镜、洛匈棱镜或光束分离偏振器。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09178940A (ja) * 1995-12-26 1997-07-11 Kyocera Corp 偏光素子
CN1443878A (zh) * 2002-03-08 2003-09-24 中国科学院福建物质结构研究所 熔盐提拉法生长lbo晶体
CN101034180A (zh) * 2007-04-26 2007-09-12 中国科学院物理研究所 一种双折射硼酸盐系晶体的用途
CN101514479A (zh) * 2009-02-26 2009-08-26 中国科学院新疆理化技术研究所 大尺寸水合硼酸钾非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN101603203A (zh) * 2009-07-17 2009-12-16 中国科学院新疆理化技术研究所 八水合偏硼酸锂非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN101974783A (zh) * 2010-10-22 2011-02-16 中国科学院新疆理化技术研究所 化合物硼酸锂铯非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN103074684A (zh) * 2013-01-15 2013-05-01 中国科学院理化技术研究所 用于紫外波段的硼酸盐双折射晶体及生长方法和用途

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09178940A (ja) * 1995-12-26 1997-07-11 Kyocera Corp 偏光素子
CN1443878A (zh) * 2002-03-08 2003-09-24 中国科学院福建物质结构研究所 熔盐提拉法生长lbo晶体
CN101034180A (zh) * 2007-04-26 2007-09-12 中国科学院物理研究所 一种双折射硼酸盐系晶体的用途
CN101514479A (zh) * 2009-02-26 2009-08-26 中国科学院新疆理化技术研究所 大尺寸水合硼酸钾非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN101603203A (zh) * 2009-07-17 2009-12-16 中国科学院新疆理化技术研究所 八水合偏硼酸锂非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN101974783A (zh) * 2010-10-22 2011-02-16 中国科学院新疆理化技术研究所 化合物硼酸锂铯非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN103074684A (zh) * 2013-01-15 2013-05-01 中国科学院理化技术研究所 用于紫外波段的硼酸盐双折射晶体及生长方法和用途

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gwenaëlle Rousse et al.."Crystal Structures of Li6B4O9 and Li3B11O18 and Application of the Dimensional Reduction Formalism to Lithium Borates".《Inorganic Chemistry》.2014,第53卷6034-6041. *
Optical inhomogeneities in Li2B4O7 single crystals;S.Kar et al.;《Cryst.Res.Technol.》;20071019;第43卷(第4期);438-442 *
The Ternary System Li2O-Al2O3-B2O3: Compounds and Phase Relations;M.He et al.;《Journal of Solid State Chemistry》;20020525;第165卷(第1期);187-192 *

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