纳米尺度延性域干切削KDP晶体的无粘屑研究

为了避免使用切削液及其相应清洗工艺对KDP晶体表面产生雾化、引入杂质等降低晶体抗激光损伤阈值的不利因素,采用干切削技术对KDP晶体进行超精密切削.在干切削KDP晶体工艺中所遇到的难点是切削屑片易粘附已加工表面,由此产生屑片粘附点难清洗、易雾化等问题.本文提出了基于真空抽屑装置干切削KDP晶体的新工艺,重点解决了干切削工艺下KDP晶体表面粘屑现象,实现了无需清洗、无杂质的加工表面.在选择延性域切削参数条件下,取得了表面粗糙度为2.69 nm(Ra)的无粘屑、超光滑表面.     

KDP晶体脆塑转变切削过程有限元仿真与实验研究

利用ABAQUS软件建立KDP晶体超精密切削三维模型,并基于内聚力模型来模拟KDP晶体脆性域切削过程中裂纹的成核与扩展,对KDP晶体脆塑转变过程做出合理解释,得到其临界切削厚度.结果表明,超精密切削过程中KDP晶体材料的去除分为弹性变形、塑性去除和脆性断裂三个阶段,其脆塑转变临界切削厚度为140 nm左右.最后利用超精密机床对KDP晶体进行切削实验,实验观测得到的临界切削厚度与仿真结果值的相对误差不超过10;,验证了仿真方法的有效性及仿真模型的准确性.     

大尺寸KDP晶体切削开裂效应数值模拟分析研究

大尺寸KDP(KH2PO4)晶体在切割过程中容易出现开裂现象,为了研究大尺寸KDP晶体切割过程中开裂机制并提出合理切割方案,本文对大尺寸KDP晶体切削效应进行了研究.大尺寸KDP晶体切削过程中刀片与晶体之间的接触应力和切割引起的热应力是晶体切削过程中主要致裂因素,因此本文采用有限元计算方法对KDP晶体切削过程进行热力耦合数值仿真模拟.结果表明切割过程中KDP晶体与刀片之间的压力应小于4.1 MPa,切口处温差应控制在4.2℃之内,同时本文还得到了切削过程可控参数(车床推进力和刀片的线速度)的安全取值范围,该范围的提出对KDP晶体的切割技术具有十分重要的意义.     

清洗方法对KDP晶体抛光表面质量的影响

为了提高KDP晶体的表面质量,减少清洗时新损伤的引入,降低清洗过程对抛光后晶体表面质量的影响,本文采用超声波、酒精棉、擦镜纸以及酒精棉与擦镜纸相结合的方法,对抛光后的KDP晶体表面进行了清洗.利用光学显微镜对不同清洗方法得到的表面质量进行检测对比.结果表明,酒精棉与擦镜纸相结合进行清洗为较理想的清洗方法,可以有效防止清洗中存在的表面潮解及新划痕的引入,清洗后的抛光表面粗糙度Ra为2.152 nm.     

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.     

快速生长KDP晶体的光学性质研究

本文研究了快速生长的KDP晶体光学性质,结果表明快速生长的KDP晶体的光学性质低于传统降温法生长的晶体,原料中阴离子杂质的存在是造成这一结果的主要原因,确保快速生长晶体质量的首要条件是提高原料的纯度.     

离子束作用下KDP晶体表面粗糙度研究

为了避免传统加工过程对KDP( Potassium dihydrogen phosphate)晶体表面产生损伤、嵌入杂质等降低晶体抗激光损伤阈值的不利因素,文章探索采用离子束抛光技术实现KDP晶体的加工.本文主要分析了离子束抛光作用下KDP晶体表面粗糙度的演变过程,采用垂直入射和倾斜45°入射两种方式研究KDP晶体表面粗糙度,利用倾斜45°入射的加工方式提高了KDP晶体的表面质量,其表面均方根粗糙度值由初始的3.07 nm减小到了1.95 nm,实验结果验证了离子束抛光加工KDP晶体的可行性.     

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.     

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。     

超大尺寸KDP/DKDP晶体研究进展

KDP/DKDP晶体具有生长方法简单、成本较低、光学性能良好等优点,而可生长出的超大尺寸KDP/DKDP晶体是目前唯一可用于高功率激光工程的单晶材料.但是在晶体的生长过程中存在很多影响因素,同时对晶体进行后处理也会影响晶体的性能,这都直接关系到超大尺寸KDP/DKDP晶体的实际应用.鉴于此,本文综述了近些年超大尺寸KD...     

大尺寸KDP/DKDP晶体的非线性吸收研究

大口径KDP/DKDP晶体可用作激光约束核聚变(ICF)中Pockels盒和倍频器件的晶体材料.但是在强激光脉冲下,非线性光吸收限制了激光输出的能量密度和晶体的应用.本文利用Z-扫描技术,测量了大口径KDP和DKDP(70;氘含量)晶体样品在皮秒激光波长λ=1064 nm,532 nm下的非线性吸收曲线,获得相应的非线性吸收系数β.研究表明,在λ=532 nm时,KDP晶体的非线性吸收系数β介于0.0124～0.1591 cm/GW之间,Ⅰ类DKDP(70;氘含量)的非线性吸收系数β为0.0920 cm/GW;当λ=1064 nm时,KDP和DKDP(70;氘含量)都未测量到非线性吸收.晶体的非线性吸收可能与波长、晶体的切向等有关.     

大尺寸KDP/DKDP晶体热膨胀系数研究

采用Perkin Elmer公司的Diamond TMA热机械分析仪对KDP/DKDP晶体在25～100℃范围内的平均线性热膨胀系数进行了研究.得到KDP/DKDP晶体x切向、z切向、Ⅰ类切向和Ⅱ类切向的平均线性热膨胀系数,分别为:KDP(2.454×10-5/℃、4.168×10-5/℃、3.465×10-5/℃和2.884×10-5/℃),DKDP(2.602×10-5/℃、4.284×10-5/℃、3.568×10-5/℃和3.052×10-5/℃).另外,实验结果表明大尺寸KDP/DKDP晶体不同部位热膨胀系数存在不均匀性.     

添加剂下KDP晶体的快速生长

本文在测定KDP溶解度曲线及介稳区的基础上,通过添加几种硼酸盐类添加剂,并采用Z切点籽晶实现了KDP晶体的快速生长,[001]和[100]方向的生长速度可达10～15mm/d(5L生长槽).     

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.     

Influence of Dislocations in KDP Crystals on Laser Damage Threshold

The dislocation density in KDP crystals has been determined by X-ray diffraction topography (LANG method). A method for determining the laser damage thresholds in dependence on dislocation density is described. It is found that dislocations with a density about 10³ cm⁻² reduce the laser damage threshold up to a factor of two compared with perfect regions. It is shown that experimentally measured damage results can be explained theoretically.