專利名稱：：摻鍶硼酸鋇紫外雙折射晶體及其生長技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種作為紫外雙折射的光學(xué)器件的晶體材料。
背景技術(shù)：
：晶體的雙折射是電光功能材料的重要光學(xué)性能參數(shù)。雙折射晶體材料用途廣泛，主要應(yīng)用于(1)光通訊中的纖維光學(xué)隔離器(ISOLATOR)；(2)環(huán)行器(CIRCULATOR)；(3)光束的位移(BEAMDISPLACER)；4格蘭棱鏡和偏振光學(xué)等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的雙折射材料主要有BB0，YVO4,TiO2,CaCO3和LiNbO3等晶體。只有硼酸鋇(BaB2O4)和方解石(CaCO3)可以透過紫外區(qū)，其他晶體在紫外不透過。但是硼酸鋇和方解石在實際應(yīng)用上也存在著問題方解石存在解理面，在加工時易開裂，使晶體的完整性受到限制，不能滿足高性能光學(xué)元件的要求。硼酸鋇晶體存在著高溫相硼酸鋇和低溫相硼酸鋇兩種同質(zhì)異構(gòu)體，兩相之間的相轉(zhuǎn)變溫度為925士5°C，晶體生長后在降溫過程中容易發(fā)生相變，難以得到無裂紋的，質(zhì)量完好的晶體。因此生長大尺寸，質(zhì)量優(yōu)良無裂縫的紫外雙折射晶體對晶體在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用有著重要的意義。摻鍶硼酸鋇紫外雙折射晶體及其制備方法和用途，其發(fā)明的目的就在于研制一種新的紫外雙折射晶體。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于研制一種新的紫外雙折射晶體BahSrxB2O4(χ=0.001-0.23)。Ba1^xSrxB2O4(x=0.001-0.23)晶體屬于三方晶系，具有R3c空間群結(jié)構(gòu)。其中鍶離子取代鑭離子的晶格位置，形成硼酸鋇鍶固熔體，其摻雜范圍在0.lat.-23at.%之間。透光范圍在190-3500nm，特別是紫外區(qū)的透過率達到90%，533nm波長的雙折射率為ne=1.5379，n0=1.6619，可作為紫外雙折射晶體。摻鍶硼酸鋇晶體是一種同成分熔化的化合物，是采用提拉法生長出的，按化學(xué)反應(yīng)式(1-x)BaC03+xSrC03+2H3B03=Bai_xSrxB204+C02+3H20的比例進行稱樣、混合、壓片，而SrCO3則按所需濃度加入。所用原料為<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>其主要生長條件如下生長是在鉬坩鍋中、空氣氣氛下進行，晶體生長的參數(shù)為生長溫度1050°C左右，提升速度為0.51毫米/小時，晶體轉(zhuǎn)速1025轉(zhuǎn)/分鐘，生長出了高質(zhì)量的BahSrxB2O4(χ=0.001-0.23)晶體。將生長出的Bai_xSrxB204(x=0.001-0.23)晶體，在四圓衍射儀上進行了衍射數(shù)據(jù)的收集，結(jié)構(gòu)分析表明，其屬于三方晶系，空間群為R3c，Baa9SraiB2O4的晶胞參數(shù)為a=7.231lA,c=39.1854人，V=1774.45A3,隨著鍶離子濃度的增力Π，晶胞參數(shù)a不變，c減小至38.1414A。將生長出的BahSrxB2O4(χ=0.001-0.23)晶體，進行吸收光譜測試，結(jié)果表明銀離子摻雜濃度為15at.^WBaa85Srai5B2O4晶體透過范圍在190-3500nm，特別是紫外區(qū)的透過率達到90%。用自準(zhǔn)直法測量了晶體的雙折射率為波長(nm)473532632.8~~1064~~1338ne1.54211.53791.53321.52591.5241no1.66811.66191.65511.64261.6381隨著鍶離子濃度的增加，晶體的透過范圍、透過率及雙折射率均無明顯變化，但是卻更有利于生長。Ba1^xSrxB2O4(x=0.001-0.23)晶體可用提拉法非常容易地生長出質(zhì)量優(yōu)良的晶體，和硼酸鋇晶體相比具有生長速度快、生長容易、晶體不會開裂、質(zhì)量優(yōu)良等優(yōu)點。在透光范圍、透光率和雙折射率等方面和硼酸鋇晶體比較接近，因此該晶體可作為一種優(yōu)秀的紫外雙折射晶體。具體實施例方式實現(xiàn)本發(fā)明的實驗優(yōu)選方式如下實施例1提拉法生長Baa95Sratl5B2O4晶體。原料按BaCO3SrCO3H3BO3=0.950.052mol配比準(zhǔn)確稱量，然后混合研磨均勻，壓片后，放入(p60x40mm3的鉬坩鍋中，在馬弗爐中于500°C固相反應(yīng)12小時；取出后，重新研磨壓片再升溫至800°c反應(yīng)24小時。將合成好的以上樣品放入鉬坩鍋中，采用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為1070°c、晶體轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為0.5毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為25X20X20mm3的高質(zhì)量的Baa95Sratl5B2O4晶體。實施例2提拉法生長Ba。.90Sr0.^2O4晶體原料按BaCO3SrCO3H3BO3=0.90.12mol配比準(zhǔn)確稱量，然后混合研磨均勻，壓片后，放入cp60x40mm3的鉬坩鍋中，在馬弗爐中于500°C固相反應(yīng)12小時；取出后，重新研磨壓片再升溫至800°c反應(yīng)24小時。將合成好的以上樣品放入鉬坩鍋中，采用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為1060°c、晶體轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為0.5毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為25X20X20mm3的高質(zhì)量的Baa9SraiB2O4晶體。實施例3提拉法生長Baa85Sra15B204晶體原料按BaCO3SrCO3H3BO3=0.850.152mol配比準(zhǔn)確稱量，然后混合研磨均勻，壓片后，放入φ60χ40πιιη3的鉬坩鍋中，在馬弗爐中于500°C固相反應(yīng)12小時；取出后，重新研磨壓片再升溫至800°C反應(yīng)24小時。將合成好的以上樣品放入鉬坩鍋中，采用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為1050°C、晶體轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為0.5毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為25X20X20mm3的高質(zhì)量的Baa85Srai5B2O4晶體。實施例4提拉法生長Batl.80Sr0.2B204晶體原料按BaCO3SrCO3H3BO3=0.80.22mol配比準(zhǔn)確稱量，然后混合研磨均勻，壓片后，放入cp60x40mm3的鉬坩鍋中，在馬弗爐中于500°C固相反應(yīng)12小時；取出后，重新研磨壓片再升溫至800°c反應(yīng)24小時。將合成好的以上樣品放入鉬坩鍋中，采用提拉法，在空氣氣氛中，生長溫度為1040°c、晶體轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/分鐘，拉速為0.5毫米/小時的情況下，生長出了尺寸為25X20X20mm3的高質(zhì)量的Baa8Sra2B2O4晶體。權(quán)利要求一種摻鍶硼酸鋇紫外雙折射晶體，其特征在于該晶體的分子式為Ba1-xSrxB2O4(x＝0.001-0.23)，屬于三方晶系，空間群R3c，Ba0.9Sr0.1B2O4的晶胞參數(shù)為透光范圍在190-3500nm，紫外區(qū)的透過率達到90％，533nm波長的雙折射率為ne＝1.5379，n0＝1.6619，可作為紫外雙折射晶體。F2009101112427C0000011.tif2.如權(quán)利要求1所述的摻鍶硼酸鋇紫外雙折射晶體，其特征在于在該晶體中，Sr2+取代晶體中Ba2+離子的晶格位置，形成硼酸鋇鍶固熔體，其摻雜范圍在0.lat.-23at.%之間，隨著鍶離子濃度的增加，晶胞參數(shù)a不變，c減小至38.1414人，晶體的透過范圍、透過率及雙折射率均無明顯變化。3.—種權(quán)利要求1的摻鍶硼酸鋇紫外雙折射晶體的制備方法，其特征在于該晶體采用提拉法生長，以BaC03、SrC03和H3B03為原料，生長條件為生長溫度1050°C，轉(zhuǎn)速10-15轉(zhuǎn)/分鐘，拉速0.5-1毫米/小時。4.一種權(quán)利要求1所述的摻鍶硼酸鋇紫外雙折射晶體的用途，其特征在于該晶體用于Glan-Taylor,Glan-laser偏振器。全文摘要本發(fā)明涉及一種紫外雙折射晶體摻鍶硼酸鋇及其制備方法。該晶體的分子式為Ba1-xSrxB2O4(x＝0.001-0.23)，屬于三方晶系，空間群R3c，Ba0.9Sr0.1B2O4的晶胞參數(shù)為透光范圍在190-3500nm，紫外區(qū)的透過率達到90％，533nm波長的雙折射率為ne＝1.5379，n0＝1.6619，可作為紫外雙折射晶體。采用提拉法生長。該晶體可廣泛應(yīng)用在Glan-Taylor，Glan-laser偏振器，尤其是高功率的紫外偏振器中。文檔編號C30B29/22GK101831704SQ20091011124公開日2010年9月15日申請日期2009年3月13日優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日發(fā)明者吳少凡,張莉珍,王國富,王國建,謝建凌申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所