L-丝氨酸掺杂KDP晶体的生长与表征

采用溶液降温与旋转籽晶相结合的方法培育出不同浓度L-丝氨酸(L-serine)掺杂的KDP单晶,通过粉末X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、UV-Vis光谱及热分析(热重/热差)等方法对生长的KDP晶体进行了表征,较系统的分析了不同浓度L-丝氨酸掺杂对KDP的光学以及热稳定性能的影响.研究结果表明:L-丝氨酸掺杂可以提高KDP的透光强度,随着掺杂浓度的增加KDP晶体的光学透过率趋于恒定;L-丝氨酸掺杂对KDP晶体的热稳定性没有显著影响.     

KDP晶体中铝取代钾点缺陷第一性原理计算

为了明确Al3+在KDP晶体生长过程中对光学性质和力学性质的具体影响,采用第一性原理计算程序包VASP软件计算并分析了Al取代K对KDP晶体的晶体结构、电子能态密度和光学性质,并同理想KDP晶体进行对比研究.结果表明,KDP晶体中Al取代K的缺陷形成能为0.974 eV,并且Al替位K点缺陷引起的晶格畸变非常微弱,缺陷比较容易形成. Al取代K后晶体能带中价带顶附近的态密度发生了变化,并且带隙中存在缺陷能级,取代后KDP晶体的带隙宽度减小为4.37 eV,缺陷增加了KDP晶体对可见到紫外波段的光子吸收,影响KDP晶体光学质量及其激光损伤性能.计算力学性质发现,Al替位掺杂KDP晶体比理想KDP晶体的杨氏模量增加了,这会减弱晶体抗激光损伤能力.     

新型有机非线性光学材料L-酒石酸脲晶体生长研究

本文研究了有机非线性光学晶体L-酒石酸脲在过饱和溶液中的成核过程.测定了不同温度下L-酒石酸脲的溶解度和成核诱导期,计算了成核特征参数.讨论了不同温度、过饱和度对L-酒石酸脲成核诱导期的影响.研究表明L-酒石酸脲晶体的成核诱导期随着溶液温度和过饱和度的增大而减少.通过经典成核理论计算了L-酒石酸脲的固液表面张力、成核自由能和临界成核半径等系列成核参数.     

退火条件对KDP晶体光学质量的影响研究

本文在不同退火温度和时间下对KDP晶体进行退火实验,并对其光学质量进行了测试和分析.实验表明:合适的退火条件可以增加晶体的透过率、提高光学均匀性、减少散射颗粒,其中160℃为KDP晶体最佳退火温度.在相同的退火温度下,延长退火时间能够更好地提高晶体的光学均匀性和结构完整性.在160℃下退火48h能够使晶体的光损伤阈值提高28;,退火240h能够提高40;以上.     

Na+对KDP晶体生长的影响

本文利用传统的降温法和"点籽晶"快速生长法在不同Na+掺杂浓度的溶液中生长KDP晶体,定量研究了Na+对KDP晶体生长的影响.实验发现:Na+的存在降低了溶液的稳定性,致使KDP晶体柱面容易扩展.Na+的存在对KDP晶体的光学性能基本没有影响.     

典型阴离子杂质对KDP晶体电导特性的影响

针对KDP晶体生长过程中常出现的SO2-4,NO-3和Cl-杂质,采用传统法和快速法掺杂生长了一系列KDP晶体,研究了不同阴离子杂质掺杂对KDP晶体X和Z向的电导率的影响.结果表明,X向的电导率比Z向电导率高;未掺杂时,快速生长的KDP晶体比传统法生长的KDP晶体具有更高的电导率; SO2-4的掺杂增大了晶体在两个方向的电导率,且随着掺杂浓度的增加,晶体的电导率也相应增大;NO-3和Cl-对KDP晶体的电导率影响不大.分析认为,快速生长的KDP晶体具有更高的缺陷浓度,从而增大了晶体的电导率;SO2-4具有与PO3-4结构的相似性,从而能够取代部分PO3-4进入晶格,从而产生H+空位.H+空位的定向移动能增大晶体的电导率.而NO-3和Cl-与PO3-4结构差异较大,很难取代进入PO3-4晶格,因此NO-3和Cl-对KDP晶体的电导率影响不大.     

EDTA和KCl双掺杂下KDP溶液的稳定性研究

研究了EDTA与KCl不同掺杂浓度和不同过饱和比下KDP溶液的成核过程,测定了不同条件下KDP过饱和溶液的诱导期;根据经典成核理论计算了成核热、动力学参数,并分析了溶液稳定性随掺杂浓度的变化情况。利用化学腐蚀法对KDP晶体(100)面进行了腐蚀,得到了清晰的位错蚀坑,并使用光学显微镜观察了(100)面位错蚀坑的分布特点。结果表明,当过饱和度为4%、掺杂浓度为0.01 mol%EDTA和1 mol%KCl时,不仅KDP过饱和溶液的稳定性比较高,而且位错蚀坑的分布比较均匀、密度小,适合高质量的KDP晶体生长。     

L-精氨酸掺杂下ZTS溶液的稳定性研究

研究了L-精氨酸掺杂下硫脲硫酸锌(ZTS)溶液中的成核过程,测量了在不同掺杂浓度下ZTS溶液的亚稳区和诱导期.结果表明:随掺杂浓度的增加,溶液的亚稳区变宽,诱导期增大;根据经典成核理论计算了晶体的成核热、动力学参数,分析了溶液稳定性与掺杂浓度的关系,即随着L-精氨酸掺杂浓度的增加,溶液的稳定性得到明显提高.利用化学腐蚀法对ZTS晶体(100)面进行了腐蚀,并用光学显微镜对腐蚀面进行观察,得到了清晰的位错蚀坑.当L-精氨酸掺杂浓度为1.5mol;时,ZTS晶体(100)面位错蚀坑密度最小,适合高光学质量晶体的生长.     

不同波长条件KDP晶体的非线性光学性质研究

采用Z扫描方法系统的研究了KDP晶体在不同激光波长条件下的非线性光学性质.当λ=355 nm,功率密度为57.92 GW/cm2和λ=532 nm,功率密度为105.94 GW/cm2时,KDP晶体均呈现强烈的反饱和吸收和自聚焦效应,其非线性吸收系数和非线性折射率分别为6.50×10 -2cm/GW,1.17×10 -2cm/GW和8.02×10 -7cm2/GW,6. 14×10 -7cm2/GW;而在1064 nm波长,功率密度为347.95 GW/cm2时KDP晶体并未表现出明显的非线性性质.结果表明,在短波长的激光作用下,KDP晶体更容易产生非线性效应,双光子吸收是KDP晶体非线性吸收的主要机制.     

快速生长KDP晶体的光学性质研究

本文研究了快速生长的KDP晶体光学性质,结果表明快速生长的KDP晶体的光学性质低于传统降温法生长的晶体,原料中阴离子杂质的存在是造成这一结果的主要原因,确保快速生长晶体质量的首要条件是提高原料的纯度.