横向双锥快速生长35%DKDP晶体的研究

在ICF工程中II类三倍频晶体使用的是含氘量70%DKDP晶体,而70%DKDP晶体生长难度大,成本高,因此选用氘含量低,性能达到工程要求的DKDP晶体作为II类三倍频晶体是很有必要的.采用横向双锥快速生长技术生长氘含量约35%DKDP晶体,按照II类方向进行切割,测试三倍频激光损伤阈值和横向受激拉曼散射效应(TSRS),并与70%DKDP晶体进行对比.实验结果表明,所生长含氘量35%DKDP晶体比70%DKDP晶体损伤阈值约高1.8倍,而在881.7 cm^-1,35%DKDP晶体的拉曼散射峰值强度比70%DKDP晶体高出约23%,70%DKDP晶体的TSRS比35%小.     

Ⅰ类高氘DKDP晶片性能研究

受到晶体尺寸以及非线性光学性能的影响,目前可供选择的非线性晶体非常有限。DKDP晶体作为传统大尺寸光电材料,在光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)装置中得到了应用。高氘化的DKDP晶体有更好的光学性能,然而生长出高氘化DKDP晶体对生长环境等有更加严格的要求。本文通过改良的原料合成罐以及生长槽,采用点籽晶快速生长法成功生长出高氘DKDP晶体。按照Ⅰ类(θ=37.23°, φ=45°)切割方式制备样品,并对其氘含量、透过率、光学均匀性以及晶体激光损伤阈值进行测试。实验结果表明,晶体的平均氘含量达到98.49%,在可见-近红外波段下具有较宽的透过波段和较高的透过性能。R-on-1的测试结果显示,在3 ns、527 nm条件下,DKDP晶体的激光损伤阈值达到了19.92 J/cm²。晶体光学均匀性均方根达到了1.833×10^-9,表明晶体具有良好的光学均匀性。     

高抗灰迹KTP晶体生长与性能研究

采用顶部熔盐籽晶法生长了具有高抗灰迹性能的KTiOPO4(HGTR-KTP)晶体,并对其透过光谱、光学均匀性、相位匹配角、抗激光损伤阈值等性能进行了表征和测试,与普通KTP晶体的对比和大功率激光实验表明该晶体具有高的抗灰迹性能。     

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.     

KDP类晶体快速生长技术研究

概述了本课题组在KDP类晶体快速生长领域的研究及进展情况.通过集成生长设备的管道系统、升级连续过滤系统、研发晶体生长过程的实时监控系统以及高精度退火设备,实现晶体生长系统的集成化;通过数值模拟优化晶体表面流场状态、全流程量化控制实现晶体稳定生长以及精密热退火进一步提升晶体性能;针对点籽晶快速生长KDP类晶体中存在的柱锥交界面问题,相继提出了长籽晶锥区限制生长法和长籽晶自由生长法,为大尺寸高性能KDP类晶体生长提供新的技术方案.     

KDP晶体“二维平动法”生长及其品质分析

首先测量了KDP溶液的亚稳区,并据此开展“点籽晶”KDP晶体快速生长实验.在实验中采用两种晶体运动方法-“二维平动法”和“旋转法”来生长晶体,分别得到尺寸为55 mm×55 mm×48 mm和60 mm×60 mm×45 mm的晶体.将两种运动方式生长的晶体通过透过光谱,锥光干涉图以及化学腐蚀方式进行质量对比.结果表明,两种方式生长的晶体透过光谱没有太大区别,都具有较高的透过率,但“二维平动法”生长的晶体具有较好光学均匀性,位错密度明显降低.说明“二维平动法”生长晶体的方式能够减少晶体内部缺陷,提高晶体质量.     

点籽晶法快速生长中等口径KDP单晶及其性能表征

本文使用德国MERCK公司生产的KDP原料和自行研制的晶体快速生长装置,采用"点籽晶"快速生长法成功生长出了150 mm级中等口径的KDP单晶,晶体生长速度达到20 mm/d.晶体生长过程中,生长溶液稳定,没有杂晶出现,生长的晶体完好且透明.X射线粉末衍射和摇摆曲线分析表明晶体有着较好的结构完整性;同时,测试了晶体的透过光谱和光损伤阈值,发现快速生长的晶体有着较好的光学性能.     

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。     

间硝基苯胺晶体的定向生长及光学性能研究

采用过冷熔体定向约束生长方法生长了尺寸约为30×15×8 mm3的块状间硝基苯胺晶体,并对生长晶体的光学均匀性、光学透过率、二次谐波转换效率以及激光损伤阈值等性能进行了测试.结果表明:生长的间硝基苯胺晶体在500～1150 nm波段内的光学透过率均在92;以上;最高二次谐波转换效率达到69.6;;单点激光脉冲损伤阈值分别为19.8 GW/cm2(输入光波为1064 nm)和45.3 GW/cm2(输入光波为532 nm).采用过冷熔体定向约束生长的间硝基苯胺晶体适合用作Nd: YAG激光的二次倍频器件,也适于作500～1150 nm波段的光学调制器件.     

4-氨基二苯甲酮晶体的定向生长及光学性能研究

采用过冷熔体定向约束生长法生长了尺寸约为30 mm×14 mm×7 mm的块状4-氨基二苯甲酮晶体,并对生长晶体的光学均匀性、光学透过率、二次谐波转换效率以及激光损伤阈值等性能进行了测试.结果表明:定向生长的4-氨基二苯甲酮晶体在650~1200 nm波段内具有90;以上的光学透过率;最高二次谐波转换效率达到64.9;;单点激光脉冲损伤阈值分别为205.4 GW/cm2(输入光波为1064 nm)和267.2 GW/cm2(输入光波为532 nm).采用过冷熔体定向约束生长的4-氨基二苯甲酮晶体适合于用作Nd: YAG激光的二次倍频器件,也适合于用作650~1200 nm波段的光学调制器件.     

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.     

β′—钼酸钆晶体的生长与畴结构观察

用提拉法生长了质量较好的铁电－铁弹β′－G 2(MoO4)3晶体,研究了晶体中包裹物的形成原因及晶体转速,提拉速度,温度梯度等对包裹物的影响,分析了晶体开裂的类型及克服的方法。指出了用提拉法生长高质量β′－Gd2(MoO4)3晶体的合适工艺参数。用偏光显微镜对晶体中的畴结构进行了观察,发现样品中存在宽畴和组畴两种类型,结合同一样品,减薄实验确定了晶体中的宽畴为铁电畴,细畴为铁弹畴。     

高质量GdxY1—xCOB晶体生长及其1．064μm二、三倍频非临界相位匹配性质

本文介绍了高质量非线性光学晶体GdxY1-xCa4O(BO3)3(GdYCOB)的生长,在这类晶体的Y向实现了1．064μm激光的Ⅱ类二倍频（SHG）和Ⅰ类三倍频（THG）的非临界相位匹配（NCPM）;在x=0.20的晶体中实现倍频NCPM,基频输入功率为110mW时,输出的532nm绿光为40.3mW,转换效率达36．7％,在x=0.22的晶体中实现三倍频的NCPM,输入功率为133mW时,输出的355nm紫外光为19.7mW,在输入功率为80mW时,转换效率为21％。     

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。     

Growth Rate Effects during Indium-Antimony Crystal Growth

Local interface velocities are tracked radioscopically in the III-V semiconductor compound indium-antimony grown in a vertical Bridgman-Stockbarger furnace. Comparisons are made of interface velocities from five different compositions (40, 49, 50, 55, and 60 at.% Sb). Under specific growth conditions, the growth velocity for stoichiometric melts was comparatively constant and very close to the translation velocity. Measured chemical homogeneity was excellent, though polycrystallinity could occur when concentration boundary layers formed ahead of the interface. Off-stoichiometric melts exhibited initial supercooling, resulting in transient interface velocities and polycrystallinity. The observed supercooling is governed by chemical segregation in the melt. Thus, local growth velocity fluctuations are unambiguously attributed to a coupling of ompositional effects in the melt and crystal facetting kinetics.     

晶体生长溶液、熔体结构与生长基元

根据喇曼光谱、红外光谱测试了晶体生长的水溶液、溶剂和熔体的结构,并且在水热条件下进行了外加直流电场的实验,证实了晶体生长基元为负离子配位多面体,在不同的温度和溶液浓度条件下,负离子配位多面体相互联结成不同结构形式和不同维度的生长基元(聚集体),不同维度的生长基元往晶体各个面族上的叠合速率是各不相同的,表现在同一种晶体在不同的生长条件下,其结晶形态可以各不相同,由此进一步阐述了负离子配位多面体生长基元理论模型的合理性.     

激光加热基座技术生长超细单晶光纤研究

单晶光纤(SCF)是具有纤维结构的“准一维”功能晶体材料,在高能激光、高温传感、辐射探测、信息通信等国防民生领域展现出了巨大的应用前景。本文采用激光加热基座技术成功制备出直径60~100 μm、长径比>6 000∶1的超细Al₂O₃、YAG单晶光纤,单晶光纤平均直径起伏<4%,展现出良好的柔韧性与波导特性,为单晶光纤器件的小型化与集成化创造了条件。     

β‘—相掺钕钼酸钆晶体生长和性质研究

采用提拉法生长β‘-相掺钕钼酸钆晶体。在1000℃温度下烧结72h2合成钼酸钆粉末样品。研究了生长工艺,拉速0.3-3mm/h,转速10-40r/min。沿[001]方向生长出φ35mm的掺钕钼酸钆单晶,晶体为紫色,透明。钕离子分凝系数数略大于1。     

NaCo2O4晶体的生长,形貌和生长机理研究（英文）

采用自发成核方法,以NaCl-Na2CO3为助熔剂,生长了毫米级的NaCo2O4晶体。通过X射线衍射对晶体作了表征。利用扫描电子显微镜和原子力显微镜研究了晶体的形貌和生长机理。结果表明:所得晶体是NaCo2O4,属于六方晶系,晶胞参数:a=b=0.2842 nm,c=1.0894 nm,V=0.0761997 nm3。NaCo2O4晶体是沿c轴层状生长的,同时从阴离子配位多面体的角度分析了晶体的形貌。