钬铥双掺氟化钇钡激光晶体的光谱性能

采用提拉法生长了钬铥双掺氟化钇钡(Ho3+∶Tm3+∶BaY2F8,Ho∶Tm:BYF)激光晶体。工艺参数:引晶温度955℃,拉速0.5 mm/h,转速5 rad/min,降温速率15℃/h。XRD分析结果表明,所生长的晶体为属于单斜晶系,C2/m空间群,并计算了晶格常数。光谱测试结果表明,最强吸收峰位于781 nm,主峰吸收截面为6.16×10-21cm2。最强发射峰位于2.06μm,半高宽约为38 nm。基于Tm3+和Ho3+能级图分析了2μm荧光发射机理,计算了主发射峰受激发射截面为4.05×10-21cm2。     

大尺寸氟化铽锂晶体生长与性能

氟化铽锂(LTF)晶体具有大的维尔德常数、低的吸收系数,是一种性能优良的磁光晶体材料,适合用作高功率、大能量激光系统用磁光器件的磁光材料。本文以高纯TbF₃和LiF为原料,采用电阻加热提拉法,在Ar气和CF₄混合气体保护下,成功生长出了直径达2英寸的大尺寸LTF晶体。该晶坯外观完整,具有良好的光学均匀性和较低的残留应力,He-Ne激光照射下无肉眼可见散射颗粒。该晶体还加工出了直径为10 mm的LTF晶体元件,测试其单程损耗系数、消光比、透过波前畸变和弱吸收系数等参数,结果表明生长的LTF晶体具有良好的光学质量,其维尔德常数约为市售商用TGG晶体的98%。     

Nd:GGG晶体生长与开裂研究

本文采用提拉法(CZ)生长了Nd:GGG晶体,并从理论上讨论了包裹物、提拉速度、晶体转速和降温速率等因素对晶体开裂的影响,最后给出了生长元开裂Nd:GGG晶体的最佳工艺参数:径向温度梯度越小越好,纵向温度梯度在0.5℃/mm,提拉速度2～4mm/h,晶体转速20～40r/min,降温速率不超过20℃/h.通过设计合理而稳定的温场、选择最佳工艺参数及退火处理等方法,较好地解决了Nd:GGG晶体开裂问题.     

系列铌酸锂晶体在电光调Q激光系统中的激光损伤性能研究

搭建了一套1064 nm波段的电光调Q激光系统,并对其能量、脉宽、光斑质量等进行了表征.在该激光系统环境中分别测试了扩散法制备的掺杂1 mol;氧化镁的近化学计量比铌酸锂(Mg1 SLN)晶体、名义纯同成分铌酸锂晶体(CLN)及掺杂5mol; MgO的铌酸锂(Mg5LN)晶体的激光损伤性能.结果 表明,在该调Q激光工作环境下,当波长1064 nm;脉宽为9.8 ns、频率为1 Hz时,Mg1 SLN晶体、Mg5 LN晶体和CLN晶体多个测试点发生激光损伤时对应的功率密度的平均值分别为1141 MW/cm2、874 MW/cm2和651 MW/cm2.     

提拉法YVO4+Nd∶YVO4复合晶体的生长研究

采用提拉法成功生长出YVO4+Nd∶ YVO4复合晶体,相对于采用光胶方法键合的晶体具有免键合面洁净处理,免键合面抛光的优点.且不会出现类似键合过程中产生的色心、气泡、裂纹等缺陷.且较其它方法还省了工序,复合面结合稳固,操作方便简单,晶体光学性能优良等优点,本文对该方法进行了介绍.     

一水甲酸锂晶体生长界面过饱和度的测量

本文采用激光全息相衬干涉显微术研究了有机非线性光学晶体一水甲酸锂晶体的生长,计算了晶体生长的界面过饱和度.我们的研究结果表明,晶体生长的界面过饱和度随体过饱和度的增加而非线性增加;不同晶面的界面过饱和度不同;当体过饱和度增加到一定程度时,不同晶面的界面过饱和度趋于相同.     

掺钕钒酸钇单晶生长研究

对掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)的多晶料制备、单晶生长、晶体生长形态、掺质分凝效应等进行了系统研究.本文报道了该研究的主要结果.     

0.5at;Yb∶YAG晶体光谱与激光性能研究

采用提拉法生长yb3+掺杂浓度为0.5at;高质量的Yb∶Y3 Al5O12(Yb∶YAG)晶体.对晶体的结晶质量、分凝系数和光谱和激光性能进行了表征.结果表明:所生长的晶体结晶质量较好,在空气中退火后晶体吸收系数略有增加,晶体中自吸收效应的影响很小,具有宽的发射带.Yb∶YAG晶体和Yb∶YAG/YAG复合晶体分别在抽运功率为7.1W和6.15W的LD抽运下,获得2.19W和1.354 W的连续激光输出,斜率效率分别为34.58;和25.9;.     

Nd:YVO4/YVO4晶体的热键合及其激光性质的研究

为改善高功率激光器激光工作物质的热效应,本文采用热键合的方法研制了Nd:YVO4/YVO4复合晶体,键合晶体的波前干涉P-V值为0.082λ(λ=0.6328μm),键合面对波前的影响很小.它在LD端面连续泵浦条件下,从泵浦光到基频光的转换效率可达60;, 特别当泵浦功率比较大时,键合晶体的输出功率比单块晶体有较大的提高.     

大尺寸晶体快速生长理论与技术的研究进展

“如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术”是中国科协发布的2021年度的十大前沿科学问题之一,揭示晶体生长机制和突破生长关键技术是大尺寸功能晶体发展的两个趋势。在原子分子尺度上,晶体生长可以是有势垒的热激活过程,也可以是无势垒的超快结晶过程,这与具体的体系以及晶面有关。从界面属性角度来看,光滑界面是以台阶拓展的方式生长;粗糙界面没有明显的固-液分层,通过局部原子固化进行生长。本文从晶体生长理论模型、生长技术及其应用实例,以及分子动力学方法在晶体生长中的应用等方面探讨了近些年大尺寸晶体快速生长理论和技术的研究进展。目前有多种方法制备大尺寸晶体,但普遍存在制备的晶体质量差和性能不稳定等问题。需要突破对晶体生长微观机制上的认识,建立机制与温度、流速等外界因素的内在联系。而利用机器学习力场以及分子动力学模拟方法,建立固-液界面,模拟晶体生长,将是探究晶体生长微观机制的一种有效方式。     

高功率激光与“超热导”激光晶体

高功率固体激光技术的发展史就是一部与“废热”的斗争史,为抑制热效应对光束质量的不利影响,先后出现了热容激光器、薄片激光器、板条激光器以及光纤激光器,新的增益介质形态结合先进的散热技术将激光输出功率提升至百千瓦量级。固体激光增益介质的热学性能是限制激光功率进一步取得突破的重要瓶颈。因此,寻找具备超高热导率的激光晶体材料意义重大。本文介绍了上述四种激光器的基本原理及其在高功率激光方面取得的研究进展,从提高增益介质材料热导率的角度出发,对目前已有的方法和研究成果进行了分析与总结,对超热导激光晶体研究和高功率激光技术的发展进行了展望。     

Development of the Growth Technology of Highly Homogeneous Semiconductor Crystals

Different technological solutions for growing GaSb(Te) and Ge(Ga) single crystals, making it possible to optimize the growth of highly homogeneous (at the microlevel) semiconductor crystals by the Bridgman method, are described. The possibility of implementing steady-state growth conditions (providing uniform dopant distribution over the crystal) has been experimentally confirmed.

     

离子晶体生长机理及其生长习性

从阴、阳离子在界面上互相配位的角度介绍了一种新的微观生长机理模型,指出了生长基元进入晶格的驱动力为离子之间的静电引力,其相对大小由各界面上离子的静电键强近似测定.讨论了完好晶体(如ZnS、CsCl、PZT和PbWO4晶体)的生长习性.提出了一种新的生长习性判定法则.即当晶体生长由台阶产生速度决定时,晶体的生长习性与晶体中络合能力最小的离子在各界面上的配位数有关.在界面上离子的配位数越小,该晶面的生长速度越快.当晶体的生长速度由台阶移动速度决定时,晶体的生长习性与晶体中络合能力最小的离子在界面上的密度有关.在界面上离子的密度越小,该晶面的生长速度越快.     

坩埚预处理技术在氮化铝晶体生长工艺中的应用

在氮化铝晶体生长工艺中,坩埚的使用寿命是主要技术难点之一.实验发现,在钨坩埚体和盖之间放置内径和外径与坩埚相同的石墨环,在氮气环境下进行一次高温处理,使钨坩埚体与盖接触的部位形成碳化钨保护层,可以有效地解决高温下钨坩埚体与盖相粘结的问题,大大提高了坩埚的使用寿命.使用经过预处理的钨坩埚,用物理气相法生长出φ0.8mm×1.5mm氮化铝单晶体和φ36mm×5mm氮化铝多晶片.     

中红外波段激光晶体的研究进展

2～5μm中红外波段激光在定向红外对抗、反恐、生物医疗、环境监测、光通讯、强场物理、激光聚变等方面有重要应用,还可用作5～20μm中远红外激光输出的泵浦光源。从1μm的Nd³⁺和Yb³⁺,1.5μm的Er³⁺,2μm的Tm³⁺和Ho³⁺,2～3μm的Tm³⁺和Cr²⁺,3μm的Er³⁺、Ho³⁺、U⁴⁺和Dy³⁺,到4μm的Fe²⁺和Ho³⁺,再到大于4μm的Dy³⁺、Er³⁺和Pr³⁺等,不断向中波红外方向拓展,是激光晶体发展的前沿。本文综述了近几年中红外波段激光晶体的研究现状,并对其未来发展进行了简要评述。文中还涉及到部分透明陶瓷的工作。     

RbTiOAsO4晶体中的生长缺陷和生长机制

采用溶盐法生长了大尺寸ＲｂｉＯＡｓＯ４晶体。利用同步辐射形貌术和化学腐蚀法,研究了ＲｂＴｉＯＡｓＯ４晶体中的生长缺陷。发现该晶体中的生长缺陷主要生长位错和生长扇界。大部分位钷沿「１００」方向,Ｂｕｒｇｅｒｓ适量为「００１」。在扫描电镜下,对原生ＲｂＴｉＯＡｓＯ４晶体的表面形态进行了观察,根据其表面二次电子像的特征,对不同晶面的生长控制机制进行了讨论。     

耐辐射优质石英晶体的生长

在水热条件下,我们利用三次再结晶的方法,生长了耐辐射优质石英晶体。随着再结晶次数的增加,晶体中的杂质浓度和缺陷浓度明显降低,晶体的耐辐射性能明显提高。     

GdCOB晶体的坩埚下降法生长

本文报道了非线性光学晶体Ca4GdO(BO3)3(GdCOB)的垂直Bridgman法生长.已获得直径25mm的高质量单晶.生长界面处的纵向温度梯度维持在30～40℃/cm,生长速度0.2～0.8mm/h.GdCOB晶体为二维成核的层状生长机制,易出现(111)及(20)解理面.讨论了影响生长的因素.保证原料配比准确和混料充分,减小温度波动和测温误差等是成功生长GdCOB晶体的重要因素.