摘要
紫外/深紫外光学晶体之于固态激光器输出不同频率激光和偏振具有特殊的意义，而双折射基团之于双折射晶体来说也至关重要。本论文以探索新型双折射基团以及设计合成新型紫外/深紫外光学晶体材料为目标，聚焦于硼氮体系、复合金属硼酸盐体系。通过系统的调研及实验探索，验证了 BN2基团对于双折射率的贡献，同时设计合成了三例硼酸盐化合物，包括:Li7MⅡScB12O24(MⅡ=Sr,Ba0.6Ca0.4)和β-Rb3CdB5O10。综合理论计算和实验表征评估了它们的光学性能，并且研究了它们的结构与其光学性能之间的关系。主要研究内容如下: 1、基于平面π共轭基团有利于在光学功能材料中产生大的双折射率策略，研究了硼氮体系中的双折射增益基团，探索出新的双折射BN2基团 基于无机平面π共轭基团有利于在光学功能材料中产生大的双折射率，而线性基团是否能作为增益基团有利于大双折射率产生仍有待研究。对此本文主要研究了硼氮体系，进而发现线性BN2基团可以产生较大的双折射率。筛选出了一系列具有线性BN2基团的化合物，其分子式为 A3BN2(A=Li,Na),A3BN3(A=Mg,Ca)和 Ba3(BN2)2。特别是，Ca3(BN2)N在1064nm处表现出大的双折射率，约为0.411,有望成为新的双折射材料。研究结果表明由于BN2基团的结构排列和大的光学各向异性，可以显著影响双折射率，是一种新型的双折射增益基团。 2、设计合成出具有深紫外截止边的复合碱金属、碱土金属及稀土金属硼酸盐Li7MⅡScB12O24(MⅡ=Sr，Ba0.6Ca0.4) 通过高温熔液法，复合碱金属、碱土金属及稀土金属，获得了两例同构的中心对称的稀土金属硼酸盐Li7MⅡScB12024(MⅡ=Sr,Ba0.6Ca0.4)，它们具有由[B6O14]基团和[ScO6]八面体组成的三维阴离子[ScB12O24]框架结构。研究结果显示Li7MⅡScB12O24(MⅡ=Sr,Ba0.6Ca0.4)具有深紫外截止边(＜200nm)。碱金属、碱土金属及稀土金属的复合对截止边蓝移具有调节作用，该研究结果进一步拓展了硼酸盐体系的结构化学。 3、设计合成出具有短紫外截止边的Rb3CdB5O10的新相 通过高温熔液法成功合成了一例中心对称的硼酸盐晶体β-Rb3CdB5O10，该晶体具有由[B5O10]基团与[CdO4]多面体相互连接形成的二维[CdB5O10]∞层状结构。研究结果显示，该相变发生于同一空间群，β-Rb3CdB5O10具有明显的不可逆相变。同时它具有已知含镉硼酸盐中最短的紫外截止边(198nm)。研究结果进一步丰富了硼酸盐体系的结构化学。
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