磁控溅射制备非晶硅薄膜的均匀性及光学吸收特性研究

利用射频磁控溅射镀膜技术,采用不同的衬底温度及射频功率在玻璃衬底上制备了非晶硅薄膜;利用X射线衍射仪、拉曼(Raman)散射仪、台阶仪、紫外-可见光-近红外分光光度计及SPSS统计分析方法研究了衬底温度及射频功率对薄膜均匀性及其光学吸收特性的影响.结果表明:衬底温度从150℃增加到200℃,薄膜的生长速率加快、均匀性降低、光学吸收强度增加,从200℃再增加到250℃,薄膜的生长速率降低、均匀性下降、光学吸收强度减弱;射频功率从90W增加到100 W,薄膜的生长速率加快、均匀性增加、光学吸收强度增加,从100 W再增加到110 W,则薄膜的生长速率降低,均匀性降低、光学吸收强度降低;获得了优化的非晶硅薄膜的制备工艺:射频功率100W,衬底温度200℃.     

位错对BBO晶体光学均匀性的影响

本文报道了BBO晶体中位错密度对光学均匀性的影响.样品的光学均匀性是利用Wyko RTI 4100型干涉仪进行测量.采用侵蚀法观测BBO晶体{001}面的位错密度,在一定的侵蚀条件下,观察到BBO晶体{001}面上的位错露头为突起的正三方锥形,底边与X轴平行.在显微镜下测量出样品的蚀坑密度.实验证明,随着位错密度的增加BBO晶体的光学均匀性逐渐变差.     

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.     

退火处理对DKDP晶体光学均匀性的影响研究

分别对不同生长速度的DKDP晶体进行了退火处理.结果表明,适当温度的退火处理能有效地提高晶体的光学均匀性,尤其是对快速生长的晶体质量提高更为显著.在实验温度范围内,退火温度越高,质量改善越明显.对退火机理进行了初步讨论.     

近化学计量比和掺镁近化学计量比铌酸锂晶体的生长与表征

发明了悬挂坩埚技术并利用该技术成功生长了2英寸掺镁和纯化学计量比铌酸锂晶体,并对这两种晶体的结构、热学性质和光谱性质进行了全面的表征。此外利用原料合成新方法——溶液合成法使掺镁近化学计量比铌酸锂晶体的组分均匀性和光学均匀性显著提高,测试结果证明了晶体的高光学均匀性和成分均匀性,完全符合应用的要求。     

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.     

CVD-ZnS胞状生长现象对材料结构与性能的影响

采用化学气相沉积法(CVD)制备大尺寸ZnS晶体(CVD-ZnS),利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析对CVD-ZnS内部的胞状结构进行表征,表明胞状生长现象能改变CVD-ZnS材料内部的晶粒生长方向、分布方式,但对材料内部的物相、元素分布并未造成显著影响;通过对胞状物密集区的光学均匀性检测,分别为2.71×10-5和2.85×10-5,均方根值分别为6.46×10-6和4.98×10-6,正常区域的样品光学均匀性为9.53×10-6,均方根值为1.51 ×10-6,表明胞状物的存在会降低CVD-ZnS材料的光学均匀性;采用三点弯曲法测试材料弯曲强度,四组弯曲强度数据表明CVD-ZnS正常区的弯曲强度明显高于CVD-ZnS胞状物密集区.     

CLBO单晶生长及性能研究

CsLiB₆O₁₀(简称CLBO)是一种性能优良的紫外非线性光学晶体,特别适用于四倍频(266 nm)和五倍频(210 nm)的紫外大功率激光。本文采用顶部籽晶法成功生长出尺寸为120 mm×112 mm×62 mm的CLBO晶体,晶体外观完整,无开裂、散射等宏观缺陷。由该晶体切出五倍频CLBO晶体元件,对其进行了紫外-可见-近红外透过率、光学均匀性、弱吸收性能表征,结果显示,210～1 800 nm的平均透过率超过90%,光学均匀性为3.8×10^-5,1 064 nm弱吸收为90×10^-6 cm^-1,表明该晶体紫外区透过率良好,光学均匀性高,弱吸收低,为后续相关激光应用研究奠定了基础。     

原料的均匀性对CsB3O5晶体光学性质的影响

本文是针对紫外非线性光学晶体CsB3O5的原料处理对晶体光学质量的影响的研究报道.利用液相法合成出高度分散的原料,生长出高光学质量的CBO单晶.消除了晶体内部的光散射颗粒,并测量了该晶体的透过光谱、光学均匀性和抗激光损伤阈值.     

温度梯度法生长大尺寸钛宝石晶体研究

采用温度梯度法生长了不同掺杂浓度的钛宝石(Ti∶ Al2O3)激光晶体,经退火加工获得的最大晶体尺寸达到φ86 mm×37 mm.室温下利用紫外-可见-近红外分光光度计测试了晶体300～ 1000 nm波段的吸收,分析了该系列晶体的吸收特性.结合晶体径向527 nm的吸收测试分析了晶体径向掺杂均匀性,同时使用Zygo干涉仪测试了晶体的光学均匀性,结果表明所生长的大尺寸钛宝石晶体具有良好的掺杂及光学均匀性.通过化学腐蚀法,利用光学显微镜观察表征了晶体位错密度,为2.9 × 103/cm2.     

热键合YAG/Nd:YAG复合晶体的透过光谱研究

本文在一定的温度和压力下,通过热键合技术,获得了YAG/Nd:YAG复合晶体.这种复合晶体在非吸收波段的光学透过率与通过一块相同厚度Nd:YAG晶体的光学透过率实验值以及理论值相一致.因此从透过率的角度,表明纯YAG晶体与Nd:YAG晶体间的键合区域为均匀过渡,基本上无散射界面存在,实现了一体化.     

大尺寸高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体的光谱性质

由于Nd3 离子半径0.112nm和Y3 离子半径0.101nm相差10.9%,使得Nd3 离子非常难于进入YAG晶体中。我们用温度梯度法生长了大尺寸高浓度(2.8 at%)的Nd:YAG晶体,同时与用提拉法Nd:GGG晶体进行了比较。分析了高浓度掺杂Nd:GGG和Nd:YAG晶体浓度猝灭问题。研究了不同浓度掺杂的猝灭效应。在同样的掺杂浓度下,我们发现它们的猝灭程度不同,其原因是两种晶体中ΔE(m is-)m和ΔE(m i s )m不同。     

Nd3+:d3Ga5O12晶体的室温吸收光谱和荧光光谱

用提拉法生长了掺钕的钆镓石榴石(Nd3+:GG)激光晶体.研究了室温下的吸收光谱和荧光光谱性质,分析了Nd3+:GG晶体4F3/2→4I11/2能级跃迁与1.06μm附近的荧光谱线之间的关系.吸收系数、发射系数、荧光寿命分别是4.32×10-20 cm-2,2.3×10-19cm-2, 240μs, 比较了Nd3+∶GGG 和 Nd3+∶YAG 的物理参数,实验表明:d3+∶GGG较Nd3+∶YAG有一系列的优点.     

大尺寸Nd,Ce∶YAG激光晶体的生长及缺陷研究

双掺Nd,Ce∶YAG晶体相比传统的Nd∶YAG具有输出能量高、激光振荡阈值低的优点。近几年高能效固体激光器的发展对大尺寸、高质量Nd,Ce∶YAG晶体的需求越来越大。采用提拉法生长大尺寸Nd,Ce∶YAG时,极易出现包裹物和开裂缺陷。本文通过理论与实践相结合的方式分析了晶体在生长过程中产生缺陷的原因,并提出了解决办法,成功生长出直径ø50 mm等径长150 mm的高质量Nd,Ce∶YAG单晶。本研究可为批量化生长大尺寸Nd,Ce∶YAG晶体的质量改进提供方向和指导。     

Cr,Nd:GSAG晶体生长、光谱及LD泵浦激光性能研究

Cr,Nd:GSAG是一种性能优良的激光晶体,但是关于它的LD泵浦激光性能的研究很少.用提拉法生长了Cr,Nd:GSAG晶体,测定了它的化学成分、结构,初步测试了它的激光性能.晶体的(111)面X射线摇摆曲线半高全宽为0.055°.采用Rietveld方法精修X射线粉末衍射谱得到了Cr,Nd:GSAG晶体的原子结构参数、温度因子等.Cr,Nd:GSAG的最强吸收峰位于808.6nm处,吸收截面为3.38×10-20cm2.808nm光激发下,Cr,Nd:GSAG的最强发射峰位于1060nm,发射截面为6.04×10-20cm2,并测得激光上能级4F3/2的荧光寿命为274μs.利用808nm连续波LD泵浦实现了1060nm的激光输出,在输入功率为8.88W时,最大输出功率为0.513W,斜效率为6.73;,光-光转换效率为5.78;.此外还讨论了Cr,Nd:GSAG晶体中的Cr3+与Nd3+之间的能量传递机理.     

Nd3+∶YCa4O(BO3)3单晶的坩埚下降法生长与光谱性能

Nd3+:YCOB单晶是在激光调制技术上具有重要应用价值的自倍频光学材料.采用高温固相反应合成Nd3+∶YCOB多晶粉体,再通过垂直区熔处理制备出高纯度Nd3+∶YCOB晶粒料,采用坩埚下降法生长出1mol;、2mol;和5mo1; Nd3+掺杂比例的系列Nd3+∶ YCOB单晶.测试表征了所生长单晶试样的光谱性能,包括吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减时间.在808 nm红外光源激发下,Nd3+∶YCOB单晶显示出中心波长1064 nm的强荧光发射,其荧光寿命为157～162μs,证实1064 nm强荧光发射随Nd3+掺杂浓度加大而明显增强.     

Nd:LuVO4晶体缺陷的研究

采用提拉法生长的Nd:LuVO4晶体是一种适合二极管泵浦的新型激光晶体,运用化学腐蚀结合光学显微术和同步辐射白光X射线形貌术对Nd:LuVO4晶体缺陷进行观察,结果表明:晶体的主要缺陷为位错和小角晶界.利用高分辨X射线衍射仪进一步验证了这一结果.并初步讨论了缺陷形成的原因.     

双掺离子在KTNNP晶体生长中的协同效应研究

本文采用高温溶液法生长了不同掺质浓度的较大尺寸掺Nd3+和Nb5+KTP(KTNNP)晶体,以X射线单晶衍射仪测定了所生长晶体的晶胞参数,以等离子发射光谱(ICP-AES)法系统测定了晶体中的掺质浓度。实验结果显示,掺Nd3+和Nb5+后,KTP晶体生长习性和形态发生了很大的变化,而且体系中Nd3+的分配系数明显增大,并随Nb5+浓度的增大而增大,从而体现了Nb5+对Nd3+的协同效应。另外,掺质后,晶体的单胞体积一般略有增大,但未呈现出规律性。     

Nd:YVO4 crystal growth by Czochralski technique with a submerged plate

This paper is to investigate the growth of Nd:YVO₄ (yttrium vanadate) crystal by the modified Czochralski technique with a submerged plate. Numerical studies are performed to examine melt convection and heat transfer during Nd:YVO₄ growth. The attention is paid to study the effects of initial elevation of the submerged plate, crystal diameter, and melt level on melt inclusions. It is found that the increase in crystal rotation rate and crystal diameter, and the decrease in melt level will increase the axial temperature gradient at the edge and in the center of the crystal, and change the interface shape from convex to flat. The experiments are also carried out to confirm the feasibility of the proposed new technique for controlling melt inclusions in Nd:YVO₄ crystal growth.     

一族Nd:YxGd1-xVO4混晶性质比较及其调Q性能研究

Czoehralski法成功生长了一系列不同Cd／Y的低掺杂Nd：YxGd1-xVO4混晶，并对它们的一些基本性质进行了比较，发现随着Gd含量的增加，晶体晶胞a，c轴常数呈线性增长，故YVO4和GdVO4晶体可以实现无限互溶。少量Gd掺杂可使混晶晶体比热和荧光寿命增大，并有效地增强了其荧光强度。我们对该晶体的低功率泵浦下的Cr^4 ：YAG调Q激光性能也进行了研究，发现Nd：YxGd1-xVO4混晶具有良好调Q性能。