CN113846381A - 化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体和其制备方法及用途 - Google Patents

化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体和其制备方法及用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体和其制备方法及用途，该化合物和晶体化学式均为BaYBO4，晶体属六方晶系，空间群
Figure RE-DDA0002715551770000011
晶胞参数
Figure RE-DDA0002715551770000012
Figure RE-DDA0002715551770000013
Z＝3，分子量301.06，其晶体倍频效应约为3倍KDP(KH2PO4)。化合物硼酸钡钇采用固相反应法合成，硼酸钡钇非线性光学晶体采用高温熔液法或者提拉法生长该晶体，该晶体制备方法简单，成本低，且制得的晶体机械硬度大，易于切割、抛光加工和保存，通过该方法获得的硼酸钡钇晶体作为非线性光学倍频器件应用。

Description

化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体和其制备方法及 用途
技术领域
本发明涉及化学式为BaYBO4的化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体，晶体的制备方法和利用该晶体制作的非线性光学器件。
背景技术
探索倍频效应大、透过波段宽、光损伤阈值大、物化性能稳定的新型非线性光学晶体，一直是激光变频领域的热点话题。目前主要非线性光学材料有：β-BaB2O4(BBO)晶体、LiB3O5(LBO)晶体、CsB3O5(CBO)晶体、CsLiB6O10(CLBO)晶体和KBe2BO3F2(KBBF)晶体。虽然这些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，寻找新的非线性光学晶体材料仍然是一个非常重要而艰巨的工作。为弥补以上非线性光学晶体的不足，各国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，不仅注重晶体的光学性能和机械性能，而且越来越重视晶体的制备特性。
硼酸盐具有丰富的化学结构、宽的透光范围，好的化学稳定性和热学稳定性。硼酸盐具有非常有趣的结构化学和在光学材料方面的应用，如：激光晶体材料、发光基质材料、激光倍频材料、双折射率材料，及紫外透光材料等。因此，新的硼酸盐结构合成对于硼酸盐化合物的结构化学和硼酸盐光学材料的发展具有重要的研究意义。碱金属或碱土金属(Ba)的引入可以有效地增大化合物的带隙。一些稀土离子(Y3+)它们具有闭壳层电子构型和半满的4f轨道，这种电子构型有利于遏制外层轨道的d-d和f-f电子跃迁，因此有利于截止边的蓝移，有利于拓宽晶体的透过范围。因此，稀土硼酸盐的合成将是设计优异非线性光学材料的有效手段。
发明内容
本发明目的在于提供化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体，化学式均为BaYBO4。
本发明另一目的在于提供采用固相反应法合成化合物硼酸钡钇及高温熔液法或者提拉法生长硼酸钡钇非线性光学晶体的制备方法。
本发明再一个目的是提供硼酸钡钇非线性光学器件的用途，用于制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器。
本发明的技术方案如下：
本发明提供硼酸钡钇化合物，其化学式为BaYBO4，其采用固相反应法按下列化学反应式制备硼酸钡钇化合物:
1)2BaCO3+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+2CO2↑+3H2O↑
2)2Ba(NO3)2+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+4NO2↑+3H2O↑+O2↑
3)2Ba(OH)2+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+5H2O↑
4)2BaSO4+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+2SO2↑+3H2O↑+O2↑
5)2BaCl2+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+H2O↑+4HCl↑
6)4Y(NO3)3+4BaCO3+4H3BO3→4BaYBO4+12NO2↑+4CO2↑+6H2O↑+3O2↑
7)4Y(NO3)3+4Ba(NO3)2+4H3BO3→4BaYBO4+20NO2↑+6H2O↑+5O2↑
8)4Y(NO3)3+4Ba(OH)2+4H3BO3→4BaYBO4+6H2O↑+12NO2↑+5O2↑
9)2Y(NO3)3+2BaSO4+2H3BO3→2BaYBO4+6NO2↑+3H2O↑+4O2↑
10)4Y(NO3)3+4BaCl2+4H3BO3→4BaYBO4+12NO2↑+3O2↑+8HCl↑+2H2O↑
11)2BaC2O4+2Y(NO3)3+2H3BO3→2BaYBO4+6NO2↑+4CO2↑+2O2↑
12)2BaC2O4+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+4CO2↑+2H2↑+H2O↑
本发明提供的硼酸钡钇非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为BaYBO4，分子量301.06，不具有对称中心，属六方晶系，空间群
Figure BDA0002557232150000021
晶胞参数为
Figure BDA0002557232150000022
Z＝3，
Figure BDA0002557232150000023
其粉末倍频效应约为3倍KDP(KH2PO4)。
本发明提供的硼酸钡钇非线性光学晶体的制备方法，采用高温熔液法或者提拉法生长硼酸钡钇非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、将硼酸钡钇化合物单相多晶粉末与助熔剂混合均匀，以温度1-30℃/h的升温速率将其加热至温度650-1000℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，再降温至温度500-800℃，其中硼酸钡钇化合物单相多晶粉末与助熔剂的摩尔比为1:1-20；
或直接将含钇化合物、含钡化合物和含硼化合物的混合物或含钇化合物、含钡化合物和含硼化合物与助熔剂的混合物，以温度1-30℃/h的升温速率将其加热至温度650-1000℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，再降温至温度500-800℃，其中含钇化合物、含钡化合物和含硼化合物与助熔剂的摩尔比为1:2:2-5:1-20；
所述助熔剂主要有自助熔剂，比如BaF2、BaO、BaCl2、BaBr2、H3BO3、等及其他复合助熔剂，比如NaF-H3BO3、KF-H3BO3、LiF-H3BO3、BaF2-H3BO3、BaF2-NaF、BaO-NaF、BaCl2-NaF、BaBr2-NaF、BaF2-LiF、BaO-LiF、BaCl2-LiF、BaBr2-LiF、NaF-LiF、H3BO3-BaF2-LiF、H3BO3-BaF2-NaF、H3BO3-BaCl2-LiF、H3BO3-BaO-LiF、或H3BO3-BaBr2-LiF等。
所述化合物硼酸钡钇单相多晶粉末采用固相合成法制备，包括以下步骤：将含钇化合物、含钡化合物、含硼化合物混合采用固相反应法制得所述化合物硼酸钡钇，含钇化合物中元素钇、含钡化合物中元素钡、含硼化合物中元素硼的摩尔比为1:1:1，将含钇化合物、含钡化合物、含硼化合物原料混合均匀，研磨后放入马弗炉中，预烧排除原料中的水分和气体，冷却至室温，取出研磨之后放入马弗炉中煅烧，升温至500-1150℃，恒温72小时，冷却至室温，取出经研磨制得硼酸钡钇单相多晶粉末。
b、制备硼酸钡钇：步骤a得到的混合熔液以温度0.5-10℃/h的速率缓慢降至室温，自发结晶获得硼酸钡钇籽晶；
c、将盛有步骤a制得混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤b得到的籽晶固定于籽晶杆上，从晶体生长炉顶部下籽晶，先预热籽晶5-60分钟，将籽晶下至接触混合熔液液面或混合熔液中进行回熔，恒温5-60分钟，以温度1-60℃/h的速率降至饱和温度；
d、再以温度0.1-5℃/天的速率缓慢降温，以0-60rpm转速旋转籽晶杆进行晶体的生长，待单晶生长到所需尺度后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度1-80℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可得到硼酸钡钇非线性光学晶体。
所述助熔剂NaF-H3BO3、KF-H3BO3、LiF-H3BO3、BaF2-H3BO3体系中氟化物与硼酸的摩尔比为1-5：1-8；BaF2与NaF的摩尔比为1-3:1-5；BaO-NaF体系中BaO与NaF的摩尔比为1-3:1-5；BaCl2-NaF体系中BaCl2与NaF摩尔比为1-3:1-5；BaBr2-NaF体系中BaBr2与NaF摩尔比为1-3:1-5；BaF2-LiF体系中BaF2与LiF摩尔比为1-3:1-5；BaO-LiF体系中BaO与LiF摩尔比为1-3:1-5；BaCl2-LiF体系中BaCl2与LiF摩尔比为1-3:1-5；BaBr2-LiF体系中BaBr2与LiF摩尔比为1-3:1-5；NaF-LiF体系中NaF与LiF摩尔比为1-5:1-5；H3BO3-BaF2-LiF体系中H3BO3、BaF2与LiF摩尔比为2-4:1-3:1-5；H3BO3-BaF2-NaF体系中H3BO3、BaF2与NaF摩尔比为2-4:1-3:1-5；H3BO3-BaCl2-LiF体系中H3BO3、BaCl2与LiF摩尔比为2-4:1-3:1-5；H3BO3-BaO-LiF体系中H3BO3、BaO与LiF摩尔比为2-4:1-3:1-5；H3BO3-BaBr2-LiF体系中H3BO3、BaBr2与LiF摩尔比为2-4:2-4:1-5。
本发明制备的化合物硼酸钡钇非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为BaYBO4，分子量为301.06，不具有对称中心，属六方晶系，空间群
Figure BDA0002557232150000041
晶胞参数为
Figure BDA0002557232150000042
Z＝3,
Figure BDA0002557232150000043
其粉末倍频效应约为3倍KDP(KH2PO4)。
由于在生长硼酸钡钇非线性光学晶体过程中，使用了比如BaF2、BaO、BaCl2、BaBr2、H3BO3、等及其他复合助熔剂，比如NaF-H3BO3、KF-H3BO3、LiF-H3BO3、BaF2-H3BO3、BaF2-NaF、BaO-NaF、BaCl2-NaF、BaBr2-NaF、BaF2-LiF、BaO-LiF、BaCl2-LiF、BaBr2-LiF、NaF-LiF、H3BO3-BaF2-LiF、H3BO3-BaF2-NaF、H3BO3-BaCl2-LiF、H3BO3-BaO-LiF、或H3BO3-BaBr2-LiF等。
等其他复合助溶剂，产品纯度高，晶体易长大且透明无包裹，具有生长速度较快，成本低，容易获得较大尺寸晶体等优点；所获晶体具有比较宽的透光波段，硬度较大，机械性能好，不易碎裂和潮解，易于加工和保存等优点。采用本发明所述方法获得的化合物硼酸钡钇非线性光学晶体制成的非线性光学器件，在室温下，用Nd:YAG调Q激光器作光源，入射波长为1064nm的红外光，输出波长为532nm的绿色激光，激光强度相当于KDP(KH2PO4)的3倍。
附图说明
图1为本发明BaYBO4粉末的x-射线衍射图。
图2为本发明BaYBO4晶体制作的非线性光学器件的工作原理图，其中1为激光器，2为发出光束，3为BaYBO4晶体，4为出射光束，5为滤波片。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明：
实施例1：
按反应式：2BaCO3+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+2CO2↑+3H2O↑合成BaYBO4化合物：
将BaCO3、Y2O3、H3BO3按摩尔比1:0.5:1称取放入研钵中，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，缓慢升温至400℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至800℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再在800℃恒温48小时，取出经研磨制得硼酸钡钇化合物单相多晶粉末，对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与硼酸钡钇BaYBO4单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
将得到的硼酸钡钇BaYBO4化合物单相多晶粉末与助熔剂NaF按摩尔比BaYBO4:NaF＝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980℃，恒温10小时，得到混合熔液，再降温至850℃；
以温度0.5℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硼酸钡钇籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的BaYBO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面中，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度830℃；
再以温度2℃/天的速率降温，以10rpm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10℃/小时的速率降至室温，即可获得尺寸为56mm×40mm×30mm的BaYBO4晶体。
反应式中的原料碳酸钡可以用氧化钡或氯化钡或溴化钡或硝酸钡或草酸钡或氢氧化钡或硫酸钡等其他含钡盐替换，氧化钇可以用硝酸钇等其他含钇盐替换，硼酸用氧化硼等其他硼盐替换。
实施例2：
按反应式：2Ba(NO3)2+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+4NO2↑+3H2O↑+O2↑合成BaYBO4化合物：
将Ba(NO3)2、Y2O3、H3BO3按摩尔比1:0.5:1直接称取原料，将称取的原料与助熔剂NaF按摩尔比1:5进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度800℃，恒温72小时，得到混合熔液，在冷却降温至温度750℃；
以温度3℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硼酸钡钇籽晶；
将获得的BaYBO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度730℃；
再以温度1℃/天的速率缓慢降温，不旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，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36mm×22mm×15mm的BaYBO4晶体。
反应式中的原料硝酸钡可以用氧化钡或氯化钡或溴化钡或碳酸钡或草酸钡或氢氧化钡或硫酸钡等其他含钡盐替换，氧化钇可以用硝酸钇等其他含钇盐替换，硼酸用氧化硼等其他硼盐替换。
实施例3：
按反应式：2Ba(OH)2+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+5H2O↑合成BaYBO4化合物：
将Ba(OH)2、Y2O3、H3BO3按摩尔比1:0.5:1直接称取原料，将称取的原料与助熔剂NaF按摩尔比1:3，进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度980℃，恒温72小时，得到混合熔液，再降至温度880℃；
以温度3℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硼酸钡钇籽晶；
将获得的BaYBO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度830℃；
再以温度3℃/天的速率缓慢降温，以5rpm的转速旋转籽晶坩埚，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度1℃/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25mm×24mm×10mm的BaYBO4晶体。
反应式中的原料氢氧化钡可以用氧化钡或氯化钡或溴化钡或碳酸钡或草酸钡或硝酸钡或硫酸钡等其他含钡盐替换，氧化钇可以用硝酸钇等其他含钇盐替换，硼酸用氧化硼等其他硼盐替换。
实施例4：
按反应式：BaSO4+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+2SO2↑+3H2O↑+O2↑合成BaYBO4化合物：
将BaSO4、Y2O3、H3BO3按摩尔比1:0.5:1直接称取原料，将称取的原料与助熔剂NaF按摩尔比1:5进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度950℃，恒温72小时，得到混合熔液，再降至温度865℃；
以温度5℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硼酸钡钇籽晶；
将获得的BaYBO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温10分钟，快速降温至饱和温度830℃；
然后以温度3℃/天的速率缓慢降温，以15rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体体离熔液表面，以温度15℃/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35mm×25mm×20mm的BaYBO4晶体。
反应式中的原料硫酸可钡以用氧化钡或氯化钡或溴化钡或碳酸钡或草酸钡或硝酸钡或氢氧化钡等其他含钡盐替换，氧化钇可以用硝酸钇等其他含钇盐替换，硼酸用氧化硼等其他硼盐替换。
实施例5
按反应式：2BaCl2+Y2O3+2H3BO3→2BaYBO4+H2O↑+4HCl↑合成BaYBO4化合物；
将BaCl2、Y2O3、H3BO3按摩尔比1:0.5:1直接称取原料，将称取的原料与助熔剂NaF按摩尔比1:3进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度860℃，恒温72小时，得到混合熔液，再降至温度800℃；
以温度5℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硼酸钡钇籽晶；
将获得的籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶25分钟，部分浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温25分钟，快速降温至饱和温度785℃；
再以温度5℃/天的速率降温，以30rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度35℃/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22mm×32mm×20mm的BaYBO4晶体。
反应式中的原料氯化钡可以用氧化钡或硫酸钡或溴化钡或碳酸钡或草酸钡或硝酸钡或氢氧化钡等其他含钡盐替换，氧化钇可以用硝酸钇等其他含钇盐替换，硼酸用氧化硼等其他硼盐替换。
实施例6
按反应式：4Y(NO3)3+4BaCO3+4H3BO3→4BaYBO4+12NO2↑+4CO2↑+6H2O↑+3O2↑合成BaYBO4化合物：
将Y(NO3)3、BaCO3、H3BO3按摩尔比1:1:1直接称取原料，将称取的原料与助熔剂NaF按摩尔比1:3进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度950℃，恒温72小时得到混合熔液，再降至温度850℃；
以温度4.0℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硼酸钡钇籽晶；
将获得的BaYBO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶20分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温25分钟，快速降温至饱和温度815℃；
然后以温度3℃/天的速率降温，以50rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体体离熔液表面，以温度10℃/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22mm×21mm×16mm的BaYBO4晶体。
反应式中的原料碳酸钡可以用氧化钡或硫酸钡或溴化钡或氯化钡或草酸钡或硝酸钡或氢氧化钡等其他含钡盐替换，硝酸钇可以用氧化钇等其他含钇盐替换，硼酸用氧化硼等其他硼盐替换。
实施例7
按反应式：4Y(NO3)3+4Ba(NO3)2+4H3BO3→4BaYBO4+20NO2↑+
6H2O↑+5O2↑合成BaYBO4化合物：
将Y(NO3)3、Ba(NO3)2、H3BO3按摩尔比1:1:1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，将其压紧，放入马弗炉中，缓慢升温至温度500℃，恒温4小时，待冷却后取出坩埚，此时样品较疏松，接着取出样品重新研磨均匀，再置于坩埚中，在马弗炉内于温度950℃又恒温48小时，将其取出，放入研钵中捣碎研磨即得BaYBO4化合物，对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与硼酸钡钇BaYBO4单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
将合成的BaYBO4化合物与助熔剂NaF按摩尔比1:5进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度900℃，恒温80小时得到混合熔液，再降至温度850℃；
以温度4.0℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硼酸钡钇籽晶；
将获得的BaYBO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶20分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温25分钟，降温至饱和温度825℃；
然后以温度2℃/天的速率降温，以28rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体体离熔液表面，以温度25℃/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30mm×22mm×15mm的BaYBO4晶体。
反应式中的原料硝酸钡可以用氧化钡或硫酸钡或溴化钡或碳酸钡或草酸钡或氯化钡或氢氧化钡等其他含钡盐替换，硝酸钇可以用氧化钇等其他含钇盐替换，硼酸用氧化硼等其他硼盐替换。
实施例8
按反应式：4Y(NO3)3+4Ba(OH)2+4H3BO3→4BaYBO4+6H2O↑+12NO2↑+5O2↑合成BaYBO4化合物：
将Y(NO3)3、Ba(OH)2、H3BO3按摩尔比1:1:1放入研钵中，将称取的原料与助熔剂NaF按摩尔比1:3进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度900℃，恒温72小时，得到混合熔液，再降至温度850℃；
以温度10℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硼酸钡钇籽晶；
将获得的籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶25分钟，部分浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温25分钟，快速降温至饱和温度825℃；
再以温度5℃/天的速率降温，以30rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度35℃/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22mm×32mm×20mm的BaYBO4晶体。
反应式中的原料氢氧化钡可以用氧化钡或氯化钡或硫酸钡或溴化钡或碳酸钡或草酸钡或硝酸钡等其他含钡盐替换，硝酸钇可以用氧化钇等其他含钇盐替换，硼酸用氧化硼等其他硼盐替换。
实施例9
将实施例1－8所得任意的BaYBO4晶体按相匹配方向加工一块尺寸5mm×5mm×6mm的倍频器件，按附图2所示安置在3的位置上，在室温下，用调Q Nd:YAG激光器作光源，入射波长为1064nm，由调Q Nd:YAG激光器1发出波长为1064nm的红外光束2射入BaYBO4单晶3，产生波长为532nm的绿色倍频光，输出强度为同等条件KDP的0.6倍，出射光束4含有波长为1064nm的红外光和532nm的绿光，经滤波片5滤去后得到波长为532nm的绿色激光。

Claims (10)

1.化合物硼酸钡钇，其特征在于，该化合物硼酸钡钇化学式为BaYBO4。
2.根据权利要求1所述的化合物硼酸钡钇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含钡化合物、含钇化合物、含硼化合物混合采用固相反应法制得所述化合物硼酸钡钇，含钡化合物中元素钡、含钇化合物中元素钇、含硼化合物中元素硼的摩尔比为0.8-1.5:0.8-1.5:0.8-1.5将含钡化合物、含钇化合物、含硼化合物原料混合均匀，研磨后放入马弗炉中，预烧排除原料中的水分和气体，冷却至室温，取出研磨之后放入马弗炉中煅烧，制得化合物硼酸钡钇。
3.根据权利要求2所述的化合物硼酸钡钇的制备方法，其特征在于，所述含钡化合物包括氧化钡、氢氧化钡、钡盐中的至少一种；
所述含钇化合物包括氧化钇及钇盐中的至少一种；
所述含硼化合物为硼酸及三氧化二硼。
4.根据权利要求3所述的化合物硼酸钡钇的制备方法，其特征在于，钡盐包括氟化钡、碳酸钡、氢氧化钡、氯化钡、溴化钡、硝酸钡、草酸钡、硫酸钡中的至少一种；
钇盐包括氯化钇、氟化钇、溴化钇、硝酸钇、草酸钇、碳酸钇、硫酸钇中的至少一种。
5.化合物硼酸钡钇非线性光学晶体，其特征在于，该晶体的化学式为BaYBO4，分子量301.06，不具有对称中心，属六方晶系，空间群
Figure FDA0002557232140000011
晶胞参数为
Figure FDA0002557232140000012
Z＝3，
Figure FDA0002557232140000013
6.权利要求5所述的化合物硼酸钡钇非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，采用高温熔液法或者提拉法生长硼酸钡钇非线性光学晶体。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，具体操作按下列步骤进行：
a、将权利要求1-4任一所得的硼酸钡钇化合物单相多晶粉末或权利要求1-4任一所得的硼酸钡钇化合物单相多晶粉末与助熔剂的混合物，升温至熔化得到混合熔液，降温或恒温生长，制备化合物硼酸钡钇晶体；
或直接将含钡化合物、含钇化合物和含硼化合物的混合物或含钡化合物、含钇化合物和含硼化合物与助熔剂的混合物，升温至熔化得到混合熔液，降温或恒温生长，制备化合物硼酸钡钇晶体；
b、盛有步骤a制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将籽晶固定于籽晶杆上，将籽晶下至接触混合熔液液面或混合熔液中进行回熔，降至饱和温度；降温或恒温生长，制备出化合物硼酸钡钇晶体。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于其中硼酸钡钇化合物单相多晶粉末与助熔剂的摩尔比为1:1-20；或者其中含钡化合物、含钇化合物和含硼化合物与助熔剂的摩尔比为1:1:1:1-20；助熔剂包括硼酸、氟化钡、氟化钠、氟化钾、氟化锂、氟化铅、氟化铷、氟化铯、碳酸钠、碳酸锂、碳酸钡、偏硼酸锂、偏硼酸钾、偏硼酸钠中的至少一种、复合助熔剂NaF-KF、NaF-LiF、LiF-KF、NaF-BaF2、KF-BaF2、LiF-BaF2、NaF-H3BO3、KF-H3BO3、LiF-H3BO3、BaF2-H3BO3、Na2CO3-H3BO3、K2CO3-H3BO3、PbO-H3BO3、BaF2-Na2CO3、NaF-Na2CO3、LiF-Na2CO3、KF-Na2CO3、PbF2-Na2CO3、PbF2-BaF2、PbO-BaF2、PbO-PbF2、PbO-NaF、PbO-Na2CO3、PbF2-NaF、BaF2-NaBO2、H3BO3-BaF2-NaBO2、H3BO3-BaF2-NaF或H3BO3-BaF2-KF中一种或多种。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，复合助熔剂NaF-KF、NaF-LiF体系中NaF与氟化物的摩尔比为1-5:1-6；LiF-KF体系中LiF与KF的摩尔比为1-5:1-5、NaF-BaF2、KF-BaF2、LiF-BaF2体系中氟化物与BaF2摩尔比为1-5:1-3；NaF-H3BO3、KF-H3BO3、LiF-H3BO3、BaF2-H3BO3体系中氟化物与硼酸的摩尔比为1-5：1-8；Na2CO3-H3BO3、K2CO3-H3BO3体系中碳酸盐与H3BO3的摩尔比为1-3：1-5；PbO-H3BO3体系中PbO与H3BO3摩尔比为0.5-3:1-5；BaF2-Na2CO3、NaF-Na2CO3、LiF-Na2CO3、KF-Na2CO3、PbF2-Na2CO3体系中氟化物和Na2CO3的摩尔比为1-5：1-3；PbF2-BaF2体系中PbF2与BaF2摩尔比为0.5-3:1-3；PbO-BaF2、PbO-PbF2、PbO-NaF体系中PbO与氟化物摩尔比为0.5-3:1-3；PbO-Na2CO3体系中PbO与Na2CO3摩尔比为0.5-3:0.5-3，PbF2-NaF体系中PbF2和NaF摩尔比为0.5-3:1-3；BaF2-NaBO2体系中BaF2与NaBO2摩尔比为1-5：1-8；H3BO3-BaF2-NaBO2中H3BO3、BaF2与NaBO2摩尔比为1-5：1-3：1-8；H3BO3-BaF2-NaF和H3BO3-BaF2-KF体系中H3BO3、BaF2与氟化物摩尔比为2-4:1-3:1-5。
10.根据权利要求5所述的硼酸钡钇非线性光学晶体的用途，其特征在于，该硼酸钡钇非线性光学晶体用于制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转换器或光参量振荡器。
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