设计合成MxNyBO3F2结构型化合物,从中寻找能用于固态激光器193nm激光倍频输出、性能与KBBF晶体相近、易于生长的新晶体。研究2-5种新晶体的结构、生长方法、生长习性和工艺条件,获得2-3种测试用晶体样品并完成晶体的透光光谱、倍频系数、折射率等参数的测量结果并进行激光倍频性能测试,初步评价晶体的生长性能、深紫外倍频性能并预测其应用前景。
本课题我们设计合成了MxNyBO3F2结构型化合物,并从中发现了两种新型非线性光学晶体,RbBe2BO3F2 (简称RBBF)和CsBe2BO3F2(简称CBBF)。主要工作包括固相合成、助熔剂探索、晶体生长研究、晶体结构确定,以及晶体的透射光谱、非线性光学系数等光学、非线性光学性能的测定。除使用传统的固相反应法合成了RBBF和CBBF多晶粉末外,我们还发明了一种新的合成方法并申请了发明专利,新方法更简便并且合成产物纯度更高。和KBBF相似,RBBF和CBBF都是非同成分熔融化合物,只能用助熔剂法或水热法来生长晶体。我们在世界上首次用助熔剂法生长出这两种晶体并重新确定了它们的结构。RBBF和CBBF晶体都不潮解,不溶于盐酸或硝酸。 RBBF具有和KBBF几乎相似的性质,紫外吸收截止边150nm,双折射率约~0.07, 非线性光学系数d11大约在0.4~0.5。这些使得RBBF可以用于全固态激光器中并通过直接倍频实现193nm的深紫外输出。特别是,RBBF的结晶性能明显好于KBBF,比较容易生长出较大尺寸的晶体。综上,RBBF晶体是一种非常有潜力的深紫外倍频晶体。