Le β-borate de baryum, ou BBO, est le polymorphe basse température du borate de baryum, composé chimique de formule , également écrite et . Le borate de baryum se présente sous la forme d'une poudre blanche ou de cristaux incolores, souvent à l'état d'hydrate . Cet hydrate est un solide blanc peu soluble dans l'eau, tandis que le dihydrate , également de couleur blanche William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, , CRC Press, 2012, . , perd son eau de cristallisation à Dale L. Perry, Handbook of Inorganic Compounds, , CRC Press, 2011, . . Il existe une phase α stable à haute température, la transition survenant vers . Ces deux phases diffèrent par la position des cations de baryum Ba dans le cristal mais sont biréfringentes toutes les deux ; le BBO est un matériau couramment employé en optique non linéaire, par exemple pour réaliser un doublage de fréquence, tandis que la phase α présente une symétrie centrale et donc des propriétés non linéaires différentes.

Propriétés physiques

L'α-borate de baryum est un matériau optique ayant une fenêtre de transmission optique très large, s'étendant de . Il a de bonnes propriétés mécaniques et convient aux applications optiques ultraviolettes de polarisation à grande puissance. Il peut se substituer à la calcite , au dioxyde de titane ou au niobate de lithium dans les prismes de Glan-Taylor, les prismes de Glan-Thompson, les miroirs semi-réfléchissants et d'autres composants optiques. Il est faiblement hygroscopique et a une dureté de 4,5 sur l'échelle de Mohs. Il cristallise dans le système trigonal avec le groupe d'espace Rc () et les paramètres et .

Le β-borate de baryum, quant à lui, est transparent d'environ . Il peut être utilisé comme convertisseur bas. Sa dureté est également de 4,5 sur l'échelle de Mohs. Il cristallise également dans le système trigonal mais avec le groupe d'espace R3c () et les paramètres et . La structure présente trois ions trimériques presque plans. Chaque atome de baryum est coordonné à huit atomes d'oxygène provenant d'anions voisins. Ses propriétés optiques non linéaires sont près de dix fois supérieures à celles du phosphate de monopotassium . Il peut également être utilisé avec des impulsions laser à très haute densité d'énergie, le du matériau étant de l'ordre de à pendant .

Le borate de baryum a une forte biréfringence uniaxiale négative et peut être utilisé pour la génération de seconde harmonique de . Ses indices de réfraction sont peu sensibles à la température, ce qui permet de conserver l'accord de phase sur une gamme de températures large de inhabituellement large.

Préparation

Le borate de baryum peut être obtenu en faisant réagir une solution aqueuse d'acide borique avec de l'hydroxyde de baryum . Le γ-borate de baryum obtenu contient de l'eau de cristallisation qui ne peut être entièrement éliminée par séchage à mais par chauffage de . La calcination à des températures d'environ conduit à la conversion complète en polymorphe β. Le BBO obtenu de cette manière ne contient pas de traces de .

Les cristaux de BBO destinés aux applications d'optique non linéaire peuvent être obtenus par croissance à partir de flux de borate de baryum, d'oxyde de sodium et de chlorure de sodium NaCl fondus.

Des couches minces de borate de baryum peuvent être déposées par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques à partir d'hydrotris(1-pyrazolyl)borate de baryum(). On obtient différentes phases en fonction de la température de croissance. On peut également préparer du BBO pour les applications photoniques par procédé sol-gel assisté par polyvinylpyrrolidone.

Le monohydrate de borate de baryum est obtenu à partir d'une solution de sulfure de baryum BaS et de tétraborate de sodium . Il peut être utilisé comme additif par exemple dans des retardateurs de flamme, des fongicides ou des inhibiteurs de corrosion.

Le dihydrate est obtenu à partir d'une solution de métaborate de sodium et de chlorure de baryum à une température de ; un précipité blanc se forme lorsque la solution est refroidie à température ambiante. Il perd son eau de cristallisation à et peut être utilisé comme retardateur de flamme pour peinture, textile et papier.

Propriétés optiques

Indice de réfraction, 1 064 nm : est l'indice de réfraction extraordinaire. Indice de réfraction, 532 nm : Indice de réfraction, 266 nm : Transparence (> ) : 198–2 600 nm Coefficients thermo-optiques :

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Coefficients optiques non linéaires : d22 = 2,3 pV/m ; d31 = –0,16 pV/m.

Seuil d'endommagement : pour une largeur d'impulsion de 100 ps à .

Équations de Sellmeier Les équations de Sellmeier sont, pour λ exprimé en µm :

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Notes et références

Catégorie:Composé du baryum Catégorie:Borate Catégorie:Matériau optique non linéaire