NH4H2PO4和ND4D2PO4晶体微结构的拉曼光谱研究

本文利用偏振拉曼光谱和第一性原理, 对磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄, ADP)和不同氘含量磷酸二氢铵DADP晶体的晶格振动模式进行了研究. 实验测得了不同几何配置、200–4000 cm^-1范围的偏振拉曼光谱, 分析在不同氘含量条件下921 cm^-1和3000 cm^-1附近拉曼峰的变化. 在ADP晶体中, 基于基本结构单元NH₄⁺ 和H₂PO₄^-基团的振动模, 用第一性原理进行了数值模拟, 进一步明确拉曼峰与晶体中原子振动的对应关系; 通过洛伦兹拟合不同氘含量DADP晶体的拉曼光谱中2000–2600 cm^-1处各峰的变化讨论了DADP 晶体的氘化过程, 结果表明氘化顺序是先NH₄⁺ 基团后H₂PO₄^-基团, 研究结果为今后此类材料的生长和性能优化奠定了基础.     

第一性原理研究KDP晶体中Ba取代K点缺陷

 用基于第一性原理的CASTEP模拟了Ba替代K缺陷前后形成的电子结构和能态密度。发现晶体能带宽度降至6.4 eV左右,对应着380 nm的双光子吸收,这一结果可以解释掺Ba晶体在紫外波段的吸收现象。Ba替代K点缺陷仅使其周围的晶格及电子结构发生轻微畸变,对晶体整体结构影响不大。     

不同温度生长DKDP晶体的性质

用点籽晶快速生长法在不同温度区间生长了四块氘含量60%DKDP晶体,观察了不同温度下晶体生长过程,同时测量了晶体的透过光谱、摇摆曲线和1053nm激光损伤阈值。结果表明,在高温区间晶体生长外形优于低温生长的晶体。不同温区晶体的透过光谱并无明显变化,但是随着生长温度的降低,晶体的结构完整性变差,1053nm激光损伤阈值降低。     

Effect of Ba in KDP crystal on the wavelength dependence of laser-induced damage

Ba impurity in potassium dihydrogen phosphate(KDP) is studied with the first-principle simulation method. The relaxed configurations and density of the states of KDP crystal with Ba impurity are calculated. We find that Ba can generate a K vacancy and an interstitial O-H unit for charge compensation. The band gap of KDP crystal narrowed down to about 3.9 eV,which is consistent with the experimental data from previously reported studies and indicates that Ba may be a source of low-damage threshold.     

热退火对KDP晶体损伤阈值的影响（英）

研究了不同退火温度下磷酸二氢钾（KDP）晶体的透过光谱和损伤阈值的变化。发现热退火对晶体的透过光谱没有影响,退火温度分别为140 ℃和160 ℃时晶体的损伤阈值没有明显变化。但是在150 ℃下,晶体的损伤阈值提高了约1.4倍。实验证明150 ℃下的热退火对提高晶体的损伤阈值效果最好。     

-1不同温度生长DKDP晶体的性质

用点籽晶快速生长法在不同温度区间生长了四块氘含量60% DKDP晶体,观察了不同温度下晶体生长过程,同时测量了晶体的透过光谱、摇摆曲线和1053 nm激光损伤阈值。结果表明,在高温区间晶体生长外形优于低温生长的晶体。不同温区晶体的透过光谱并无明显变化,但是随着生长温度的降低,晶体的结构完整性变差,1053 nm激光损伤阈值降低。     

氘含量对DKDP晶体横向受激拉曼散射增益系数的影响

本文测量了不同氘含量K(H_1-xD_x)₂PO₄晶体(DKDP晶体)在Z(XX)Y散射配置下的自发拉曼散射光谱, 并详细分析了氘含量对与横向受激拉曼散射(TSRS)增益系数有关的拉曼频移、半峰宽和散射强度的影响. 然后通过与去离子水拉曼散射对比得出了不同氘含量DKDP晶体的TSRS增益系数. 结果表明随着氘含量的增加DKDP晶体的TSRS增益系数先减小至KDP晶体的40.1%, 后增大至68.9%; 本文认为掺氘后拉曼半峰宽的变化是引起TSRS增益系数随氘含量变化的主要原因.     

大口径DKDP元件的辐照损伤分布特性

大口径高能激光装置是各强国积极研究的重点项目。对装置内大口径光学元件损伤特性进行有效评估具有非常重要的意义,在此研究大尺寸光学元件表面损伤。通过分段拍摄、图像拼合、损伤点记录、统计与归纳等工作发现,不同尺寸损伤点的分布特性差异较大。结合统计学方法与类似实验对比、理论计算等方式对损伤点分布与样品辐照环境特性变化的关系进行分析。结果显示,损伤点的位置分布与辐照光束的能量密度关联紧密;系统光束(351 nm)在低于6 J/cm2时能量分布均匀,高于6.7 J/cm2时呈现较为明显的高斯分布状态。可以为大口径高能辐照环境的元件损伤特性评估提供有价值的参考,对大口径紫外激光器的日常运行与维护具有极其重要的工程意义。     

Effect of S Substitution for P Point Defects in KDP Crystals： First-Principles Study

The electronic structure and geometric distribution of phosphor replaced by sulfur in potassium dihydrogen phosphate （KDP） are investigated by first-principles calculations. The point defect narrows down the energy gap to about 4.9eV, corresponding to a two-photon absorption of 355nm after correction. This can explain the decrease of the laser damage resistance in KDP crystals. Moreover, the defects twist the crystal structure and weaken bonds, especially the O-H bonds, so these bonds may be the first sites to crack under laser irradiation.