大尺寸磷酸二氢钾晶体的折射率均一性研究

采用德国Trioptics公司生产的新一代全自动高精度折射率测量仪,测量了磷酸二氢钾(KDP)晶体不同部位的样品位于近紫外到近红外波段(0.253—1.530μm)内12个不同波长处的折射率,测量精度达到10-6量级.结果表明,大尺寸KDP晶体不同部位样品的折射率存在不均一性,靠近晶体恢复区的样品折射率小于晶体锥头区的样品折射率,偏差在10-5—10-4量级.研究发现,这种折射率不均一性与晶体不同部位的结晶质量存在差异有关.另外,将测量数据与其他文献中的数据进行对比.结果显示,所测试的样品数、波段宽度、测量点数量以及数据的精度均超过其他文献,结合测试条件分析了不同文献数据存在差异的原因.最后,使用最小二乘法拟合得到了KDP晶体较为可靠的Sellmeier方程.     

KDP晶体拉曼散射角度特性

利用群理论详细分析了磷酸二氢钾(KDP)晶体的拉曼振动模式,得出了其拉曼振动模的归类。并采用拉曼光谱仪测量了Z切退火KDP晶体X(ZZ)珡X,Z(XY)珚Z和Y(XY)X三种散射配置和未退火KDP晶体Z(XY)珚Z配置下的拉曼光谱。根据拉曼选择定则得出X(ZZ)珡X,Z(XY)珚Z和Y(XY)X散射配置下的拉曼峰分别对应A1,B2(LO),B2(TO)对称类振动模,但在Z(XY)珚Z配置下的拉曼光谱中除了B2模,还观察到了A1模,而在Y(XY)X配置下的拉曼光谱中只有B2模,且退火和未退火晶体Z(XY)珚Z配置下的拉曼光谱无明显差别,此结果表明KDP晶体的对称性降低,在背向散射时A1模也具有角度特性,但与晶体的内应力无关,这是由KDP晶体内部结构决定的。     

KDP晶体中点缺陷Na取代K的电子结构研究

 对磷酸二氢钾(KDP)晶体中Na取代K点缺陷的几何结构及电子结构进行了第一性研究。计算的形成能约为0.46 eV，因此在KDP晶体中此类缺陷比较容易形成。Na取代K以后没有在带隙中形成缺陷态，但在价带中引入两个占据态。它们分别位于费米面以下49 eV和21.5 eV处，这两个占据态分别由Na原子的s和p轨道形成。相对于K来说，由于它们位于价带深处，具有很低的能量，因此Na在KDP中比K稳定。Na在KDP晶体中与周围氧原子的重叠布居仅为0.09, 故它不与主体原子发生共价作用，仅以静电库仑力影响周围原子，此缺陷周围晶格仅发生微小畸变。     

退火温度对KDP晶体光学均匀性的影响研究

 研究了磷酸二氢钾（KDP）晶体热退火前后光学均匀性的变化，发现适当温度下退火可以降低KDP晶体的内应力，提高晶体的消光比，从而提高晶体的光学均匀性。实验证明，50℃下退火即可消除部分内应力，110℃下退火可以消除生长鬼影和鬼线。但是,退火温度太高（如170℃）,也可能使晶体的均匀性降低。     

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.     

KDP晶体的高温热行为及其热脱水反应动力学研究

采用热重(TG-DTA)、定压比热(Cp)和原位高温红外反射光谱等热分析手段研究了四方相KDP晶体室温至260℃之间的高温热行为.实验发现:KDP晶体在183℃附近并未发生四方相到单斜相的相变或发生脱水反应;且晶体于207 ～ 210℃左右开始分解,随温度上升,分解过程分为三个阶段.第一个分解阶段出现P2O72-基团的吸收峰,意味着第一阶段的分解朝着K4P2O7的方向进行;第二阶段是第一阶段产生的中间态产物继续分解的过程;第三个分解阶段为前两个过程的继续分解,最终KDP完全分解为KPO3.通过Kissinger法,根据热重数据计算了KDP在260℃前两个明显的分解过程的动力学参数,其热脱水活化能分别为101.7 J·mol-1和112.4 J·mol-1.     

大尺寸KDP/DKDP晶体热膨胀系数研究

采用Perkin Elmer公司的Diamond TMA热机械分析仪对KDP/DKDP晶体在25～100℃范围内的平均线性热膨胀系数进行了研究.得到KDP/DKDP晶体x切向、z切向、Ⅰ类切向和Ⅱ类切向的平均线性热膨胀系数,分别为:KDP(2.454×10-5/℃、4.168×10-5/℃、3.465×10-5/℃和2.884×10-5/℃),DKDP(2.602×10-5/℃、4.284×10-5/℃、3.568×10-5/℃和3.052×10-5/℃).另外,实验结果表明大尺寸KDP/DKDP晶体不同部位热膨胀系数存在不均匀性.     

过饱和度对KDP晶体生长与光学性能的影响研究

在不同过饱和度的溶液中生长了KDP晶体,对生长晶体的透过率,光散射和激光损伤阈值进行了表征.研究了不同过饱和度对KDP晶体生长及光学性能的影响.实验表明:KDP晶体可以在高过饱和度(σ＞3;)溶液中实现快速生长,生长速度可大于10 mm/d;但随着溶液过饱和度的增加,KDP晶体生长溶液的稳定性降低,晶体容易出现包藏、开裂和添晶等缺陷,晶体的光学性能也随之降低.     

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.     

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.