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本文分别在Bi2O3-ZnO-B2O3和Bi2O3-BaO-B2O3体系中找到了新型的铋复合硼酸盐Bi2ZnOB2O6(BZB)和BiBaOBO3(BBB)。对这两种新型材料进行了固相合成、结构解析、晶体生长和性能表征等研究工作。
利用高温固相法合成出了BZB化合物纯相粉末，并通过实验证实了BZB为同成分熔融化合物。结构解析表明，BZB属于正交晶系，点群为mm2，空间群为Pba2，晶胞参数为：a=10.8200(7)(A)，6=11.0014(7)(A)，c=4.8896(3)(A)，Z=4，V=582.03(6)(A)3。晶体结构中含有BO3和BO4基团，BZB晶体结构从整体上看，是由[ZnB2O7]6-阴离子基团形成的二维平面与六配位的Bi3+阳离子形成的二维平面沿c轴方向交替排列而成的立体三维网状结构。
粉末倍频效应实验表明，BZB的粉末倍频效应大约为KDP的3-4倍，并且可以实现相位匹配。研究发现，BZB化合物的非线性光学效应主要来源于两部分，其一是BO3基团；其二是含有孤对电子的、具有较大畸变的Bi3+配位多面体。
对BZB晶体泡生法生长工艺进行了研究，生长出了高质量BZB单晶，尺寸为29×23×10 mm3。另外，对BZB晶体的提拉生长工艺也进行了探索研究，提拉生长出了大尺寸BZB单晶。
测量了BZB晶体的透过范围，其紫外截止边为330 nm，红外截止边为3750 nm。采用最小偏向角法对BZB晶体的三个主轴折射率进行了测量，使用最小二乘法对实验数据进行了拟合，得到了BZB晶体的Sellmeier方程(色散方程)。利用Sellmeier方程，计算了BZB晶体的相位匹配区间，证实了在1064 nm基频光下，可以实现第1类相位匹配。对BZB晶体的激光损伤阈值进行了测试，实验表明：其激光损伤阈值大于1GW/cm2。
使用Maker条纹法测量了BZB晶体在1064 nm基频波下的非线性光学系数：d31=2.34d36(KDP)，d32=7.90 d36(KDP)，d33=2.60d36(KDP)，拟合得到的相干长度为：l31=12.36μm，l32=2.63μm，l33=4.08μm。
硬度测试表明，BZB晶体的莫氏硬度约为4-5 Mohs。潮解性实验表明，BZB晶体不吸潮，在水中和空气中都很稳定。
利用高温固相法合成出了BBB化合物纯相粉末，并通过实验证实了BBB为非同成分熔融化合物。结构解析表明，BBB属于正交晶系，点群为mmm，空间群为Pnma，晶胞参数为：a=8.601(3)A，b=5.1673(15)(A)，c=9.726(3)(A)，Z=4，V=432.2(2)(A)3。BBB晶体结构从整体上看，是由BiO5与BO3基团沿b轴方向交替排列形成的一维长链与Ba2+离子沿b轴方向排列形成的一维长链交错组合而成的立体三维网状结构。
以Bi2O3为助熔剂，采用高温溶液法生长出了BBB单晶，尺寸为32×20×11 mm3。测量了BBB晶体的紫外/可见/近红外波段透过光谱，其紫外截止边为310 nm。硬度测试表明，BBB晶体的莫氏硬度约为5 Mohs。