KDP晶体激光损伤机理研究

大口径KDP晶体是唯一可用作激光约束核聚变(ICF)中Pockels盒和倍频器件的晶体材料,但是低的抗激光损伤阈值使其应用受到了限制.本文从电子-空穴对的产生及稳定机制、光伤实体的本质等方面总结了多年来人们对KDP晶体激光损伤机理的研究进展,尤其从多光子电离、碰撞电离、激光加热三个方面定性阐述了电子-空穴对的产生机制, 而电子-空位对的稳定机制是探讨光损伤的关键步骤.另外从晶体生长过程及后处理两个方面初步讨论了提高光伤阈值和光学均匀性的途径.     

KDP晶体激光损伤阈值研究的新进展

本文回顾了近10年来KDP晶体激光损伤阈值的研究进展,介绍了金属离子、瞬态双光子吸收对KDP晶体激光损伤阈值的影响,简述了金属离子和瞬态双光子吸收引起光热信号增强的关系,初步探讨了KDP晶体激光诱导损伤的机理,并对今后的发展方向提出了见解.     

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晶体中散射颗粒形成机理的研究

本文在不同掺杂条件下,采用传统降温法生长了KDP晶体,利用超显微和透射电镜对KDP晶体中的散射颗粒进行了观察,在此基础上对其进行了分类.实验结果表明,不同种类散射颗粒的形成源于溶液中杂质与晶体化学键作用力的不同,造成这一结果的根本原因与KDP晶体的结构特性密切相关.     

KDP晶体中包裹体形成机制的探讨

本文介绍了包裹体对KDP晶体质量的影响,并从两个方面探讨了KDP晶体生长过程中包裹体的形成机制.通过分析KDP晶体表面原子结构研究了不同杂质的吸附情况以及杂质对生长台阶的阻碍作用,通过分析晶体生长过程中流体动力学和质量输运条件的变化研究了旋转晶体的流体切应力和表面过饱和度,结果表明吸附杂质对生长台阶的阻碍和表面过饱和度的不均匀造成了生长台阶的弯曲和宏观台阶的形成,导致生长台阶形貌的不稳定是包裹体形成的重要原因.     

KDP晶体中链状分布液相包裹体形成机制分析

利用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观测了KDP晶体中出现的一种呈链状分布的液相包裹体,发现它们的尺寸从几个微米到几十个微米不等,主要沿晶棱方向排列.对这类包裹体的形成条件和形成机制分析发现,它们的形成与近年来新提出的KDP晶体棱边生长机制有关,讨论了KDP晶体生长过程中出现生长机制的可能原因.     

EDTA和KCl掺杂对KDP晶体光学质量的影响

通过传统降温法生长了不同EDTA和KCl剂量掺杂的KDP晶体,并观察了晶体的光散射情况,测定了晶体柱区样品的透过率和晶体中Fe、Cr、Cl三种杂质元素的含量,结果表明:低浓度的EDTA(0.01 mol;)和KCl(＜1.5 mol;)掺杂可以提高晶体的透过率,但高浓度掺杂(0.01 mol;EDTA, 2.0 mol; KCl)会导致晶体散射严重,透过率降低,KCl浓度达到2.5 mol;后晶体生长受到抑制,晶体缺陷严重;晶体中铁Fe3+、Cr3+的总含量随着掺杂浓度的增加而减少,晶体中并没有发现Cl元素存在.     

KDP晶体超声辅助磨削的亚表面损伤研究

通过采用角度抛光和逐层抛光法以及择优化学腐蚀,对基于超声辅助磨削的KDP晶体试件进行亚表面损伤形式观察以及损伤深度检测,以便为后续加工提供指导.损伤检测实验表明:在超声辅助磨削工艺条件下,亚表面损伤以与磨粒运动方向平行的中位裂纹为主,且裂纹间距具有一定的规律性;亚表面损伤深度为19～48 μm,磨头形状(有无倒角)较之磨头磨粒粒度对亚表面损伤深度具有更大的影响,使用有倒角的磨头可得最小亚表面损伤.     

KDP晶体的研究进展

本文评述近年来了KDP晶体研究的重要进展,特别是不同种类的杂质对KDP晶体生长的影响及内在机理;综述了杂质对KDP晶体光学性能和力学性能的影响。     

生长温度对KDP晶体光学性质影响的研究

用降温法在不同的温度下快速生长KDP晶体,并测量其透过光谱、光学均匀性、金属杂质含量和光散射性能.结果表明随着生长温度的提高,KDP晶体的紫外光吸收和光散射点密度明显降低,但均匀性和杂质金属离子含量并无明显变化.     

Scatter Centers in Rapidly Grown KDP Crystals

Scatter centers in rapidly grown KDP crystal were detected with Ultra‐microscopy and TEM. The results have been compared with those obtained from traditional technique. In this paper, the difference is shown and a corresponding mechanism is proposed and discussed.     

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.     

溶液连续过滤快速生长KDP晶体及其品质分析

设计溶液实时连续过滤装置用于降温法快速生长KDP晶体.采用高亮度激光照射分析对比晶体内部的散射点密度,以同步辐射为光源的X射线形貌成像技术探测晶体内部的生长缺陷,并测定晶体三倍频激光(355 nm)的损伤阈值.实验结果显示,溶液连续过滤法生长的KDP晶体中包裹体和位错的密度明显降低,晶体的激光损伤阈值提高了30%.     

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.     

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.