KDP/DKDP晶体生长的研究进展

采用传统降温法,KDP晶体的生长速度一般在1～2 mm/d,DKDP晶体的生长速度甚至更慢,并且晶体的恢复区域较大,利用率低;而采用快速生长法,晶体的生长速度可以提高到20～50 mm/d,并且晶体的恢复区域小,利用率高.本文回顾了KDP/DKDP晶体生长的研究进展.并重点评述了KDP/DKDP晶体快速生长的研究进展,报道了近年来大尺寸、高质量KDP晶体的研究动态.     

Ca^2＋对KDP晶体的光损伤阈值的影响

Ca2 是KDP原料中一种常见的杂质离子,这种杂质不仅会影响晶体的生长过程,而且会加重晶体的光散射.通过传统降温法和点籽晶快速生长法生长不同Ca2 掺杂浓度的KDP晶体样品,对样品进行激光损伤实验,结果表明,Ca2 的存在降低了KDP晶体的光损伤阈值,其原因主要在于Ca2 掺杂导致晶体内部缺陷增多,内应力增加以及晶体中的散射颗粒密度增大使晶体光吸收加重.     

原料对DKDP晶体生长习性及光学性能的影响

通过传统降温法,利用不同原料从氘化程度为85;的溶液中生长DKDP晶体并对加工样品进行了相关测试.研究了不同原料对DKDP晶体的生长和光学性能的影响.实验表明:采用高纯原料所得DKDP晶体的光学性能提高,但其晶体生长容易出现外扩现象.     

大尺寸70%DKDP晶体残余应力应变研究

本研究使用传统液相法生长了氘含量为70%的大尺寸磷酸二氘钾(DKDP)晶体，采用中子衍射技术测量了三倍频DKDP晶片内部的残余应力和微观应变，利用X射线同步辐射探测了晶体锥面和柱面的微观形貌。研究了DKDP晶体沿[100]晶向宏观残余应力和微观残余应变的分布。结果表明：传统液相法生长的DKDP晶体柱面区域的残余应力为压应力，而锥面区域的残余应力为拉应力；锥面的拉应力容易导致晶体在生长和搬运过程中开裂，与实验现象相符；传统液相法生长的DKDP晶体的残余微观应变较小，但晶体中仍存在缺陷，这些缺陷是晶体残余应力和应变存在的原因之一。该研究可指导大尺寸70%DKDP晶体工程化应用。     

硫酸盐对KDP晶体质量的影响

 利用“点籽晶”快速生长技术生长了掺杂硫酸钾（K₂SO₄）的磷酸二氢钾（KDP）晶体，并对硫酸根类杂质离子对晶体的结构及光学质量的影响进行了研究。结果表明：在掺杂相对含量为50×10^-6条件下，K₂SO₄开始对KDP晶体产生一定影响，主要表现在不同扇形区域的结构略有改变，其原因主要在于硫酸根与KDP晶体各扇形结构有关；杂质粒子对晶体透过率、单轴性没有明显影响，但是热膨胀系数增大，光损伤阈值略有降低。     

KDP晶体力学参数测试与分析

采用全自动、高精度RMT-150C力学试验系统开展了KDP晶体的力学参数测试,获得了KDP晶体[001]和[100]晶向的弹性模量、泊松比、抗压强度和抗拉强度.结果表明:[001]和[100]晶向的弹性模量分别为39.25 MPa和16.82 MPa,泊松比分别为0.24和0.16,KDP晶体为典型的弹脆性横观各向同性材料.KDP晶体在[001]晶向的抗压强度、抗拉强度均较[100]晶向的高,其在[100]晶向更容易发生脆性破坏.结合KDP晶体的生长受力状态,揭示了KDP生长过程中产生的破坏以拉破坏为主,为开展KDP晶体开裂的力学损伤分析、提出防止开裂的力学措施奠定了重要的基础.     

硫酸盐对KDP晶体完整性的影响

本文利用高分辨X射线衍射技术,在"点籽晶"陕速生长法基础上,研究了掺杂K2SO4对KDP晶体锥面及柱面扇形结构完整性的影响.结果表明,在5×10-5的掺杂条件下,K2SO4对KDP晶体不同扇形区域的影响略有不同,其原因主要在于[SO42-]与KDP晶体各扇形相互作用不同有关.     

不同原料DKDP晶体的生长和损伤阈值

 采用传统降温法,利用不同原料从氘化程度为85%的溶液生长了四方相磷酸二氘钾(DKDP)晶体,并选取部分样品进行三倍频光损伤阈值测试。实验结果表明：不同纯度原料对DKDP晶体的损伤阈值以及DKDP晶体的生长溶液稳定性的影响效果相反,即由于原料中杂质金属离子含量的差别,高纯原料生长的晶体较一般原料生长的晶体损伤阈值可提高1.5倍,但其生长溶液的稳定性比一般原料低。     

不同方法DKDP晶体生长和损伤阈值

生长方法是影响DKDP晶体生长和光损伤阈值的一个重要因素。分别采用传统降温法和点籽晶快速生长法,利用同种原料从氘化程度为85%的溶液生长了DKDP晶体,并选取部分Ⅱ类3倍频晶片进行3倍频光损伤阈值和透过性能测试。实验表明,不同生长方法对DKDP晶体的损伤阈值以及DKDP晶体的生长速度的影响效果正好相反,即由于生长溶液过饱和度的差别,点籽晶快速生长法晶体生长速度为传统方法的10倍,但晶体损伤阈值下降了50%,且紫外波段透过性能下降明显。     

Optical Properties and Structural Perfection of Chicago Sky Blue 6B-doped KDP Crystals

KDP crystals doped with Chicago Sky Blue 6B(CSB-6B) were grown by traditional lowering temperature method.The optical properties and structural perfection of KDP crystals were investigated by transmittance spectra and high-resolution X-ray diffraction,respectively.The results indicate that CSB-6B tends to be incorporated into the pyramidal sector of KDP crystals(PyS-KDP) and lead to inclusions parallel to(101) face.Additionally,the transmittance of as-grown KDP crystals decreases as the amount of CSB-6B increases.Moreover,the rocking curves of PyS-KDP suggest that CSB-6B can deteriorate the structural perfection of PyS-KDP.