北京中材人工晶体研究院有限公司成功生长“米级”超大口径蓝宝石单晶

近期,北京中材人工晶体研究院有限公司(简称“人工晶体院”)采用自主设计制造的导模炉成功生长出尺寸达1000 mm×370 mm×12 mm的“米级”超大口径蓝宝石单晶,晶体表面平整、外观透明、质地均匀(见图1)。该超大尺寸蓝宝石单晶的成功研发,标志着人工晶体院在导模法蓝宝石晶体生长技术方面取得了重大突破,晶体尺寸比肩国际水平,为实现我国重大国防装备用关键核心材料的自主可控提供有力支撑。

《人工晶体材料术语》国家标准解读

人工晶体材料具有一系列优良的物理性能,能够实现光、电、磁、力、声和热的交互作用和转换,是高科技和国防科技领域中不可缺少的关键核心材料。《人工晶体材料术语》的颁布与实施填补了我国人工晶体材料行业基础标准的空白。其中收录了148个与人工晶体材料密切相关的专用术语。本文概述了人工晶体材料术语国家标准制定的目的与原由,介绍了标准制定的主要内容与依据,以及贯彻实施标准采取的措施。

激光非线性复合功能晶体的研究和发展

简要回顾了激光非线性复合功能晶体(即自倍频晶体)的发展过程,从结构、生长和性能等方面对现已研制发展的Nd:Mg:LiNbO3(NMLN)、NdxY1-xAl3(BO3)4(NYAB)、C4:KTP、LaBGeO5:Nd3+、β’-Gd2(MoO4)3:Nd3+(GMO:Nd3+)、掺Nd3+或Yb3+的ReCa4O(BO3)3(ReCOB;Re=Gd、Y)(即 Nd:GdCOB、Yb:GdCOB、Nd:YCOB、Yb:YCOB)、Yb:BaCaBO3F等几种主要类型的自倍频晶体的研究现状进行了总结,并对该类晶体的发展做了展望.

中红外波段二阶非线性光学晶体材料研究进展

新型无机红外波段二阶非线性光学晶体材料在光电子领域有着重要的应用,对它们的探索是当前非线性光学材料研究领域的难点和前沿方向之一。本文将材料按组成分成三大类(即经典的ABC2型黄铜矿结构化合物,硫属元素其他化合物和AMX3型卤化物),分别就新材料探索、已知材料的单晶生长等综述了近10余年来中红外波段二阶非线性光学晶体材料的研究进展。

LaBr_3:Ce闪烁晶体的生长及性能研究

掺铈溴化镧(LaBr_3∶Ce)闪烁晶体具有光输出高、衰减时间短、能量分辨率高等优异特性,在核医学成像、地质勘探、石油测井、空间物理等核辐射探测领域具有广阔的应用前景。本文采用改进的坩埚下降法,利用自发成核成功地生长了Ce^(3+)掺杂浓度5.0at%、尺寸φ50 mm×60 mm的LaBr_3∶Ce闪烁晶体,测试了晶体的光输出、能量分辨率和衰减时间等闪烁性能。结果表明,在137Cs(662 ke V)放射源作用下,LaBr_3∶Ce晶体的光输出为同体积Na I∶Tl晶体的155%,能量分辨率为3.3%,衰减时间为25 ns。

非线性光学晶体BaBPO_5的生长、结构研究

本文采用顶部籽晶高温溶液法 ,以Li4P2 O7为助熔剂 ,生长了大尺寸BaBPO5单晶。进行了BaBPO5晶体的结构测定 ,结果表明该晶体属三方晶系 ,空间群 :P32 2 1,晶胞参数为a =b =0 .7132 9(10 )nm ,c =0 .70 36 8(14 )nm ,α =β =90° ,γ =12 0°,Z =3。该晶体结构中沿 [0 0 1]方向存在BO4四面体链 ,每一个硼氧四面体用它的两个顶点分别与两个PO4四面体相连组成螺旋状的链。硼氧四面体、磷氧四面体和钡氧多面体结合在一起形成一个三维网络结构。同时 ,对BaBPO5的粉末倍频效应进行了研究。

紫外与深紫外非线性光学晶体的新进展(英文)

随着光刻、激光微加工以及激光光谱仪的发展 ,紫外与深紫外光谱区的相干光源变得越来越重要。本文简要地回顾了使用阴离子基团理论发展新型硼酸盐系列紫外与深紫外非线性光学晶体的历史 ,同时系统地介绍了这些硼酸盐系列晶体的线性和非线性光学性质。最后给出一些产生紫外与深紫外谐波输出的典型例子以及它们的应用。

LBO晶体的超精密加工工艺研究

采用Logitech PM5精密研抛机,通过机械抛光和化学机械抛光方法超精密加工LBO晶体;详细研究了LBO晶体的超精密加工工艺,并观察研磨和抛光等加工过程后的晶体表面形貌;研究抛光液和抛光垫在抛光中对LBO晶体表面微观形貌的影响。使用Wkyo激光干涉仪测量平面度,光学显微镜观察表面宏观损伤,原子力显微镜测量表面粗糙度和观察微观形貌。通过实验,实现高效率、高精度、高质量的LBO晶体的超精密加工,得到了LBO晶体的超精密加工工艺;超精密加工后晶体的表面粗糙度<0.2nm RMS,表面平面度<λ/10(λ=633nm),微观损伤少。

硼酸镧钙晶体的提拉法生长研究

首次采用提拉法生长La2 CaB10 O19晶体 .配制不同摩尔比的CaB4O7和LaB3 O6原料进行晶体生长 ,发现CaB4O7∶LaB3 O6在 1 .3∶2～ 1∶1范围内都能获得La2 CaB10 O19的单晶 .研究了晶体生长工艺 ,在CaB4O7∶LaB3 O6=1 .3∶2时获得 1 4mm× 2 5mm的透明单晶 .生长过程中靠近液面温度梯度为 30℃ /cm～ 6 0℃ /cm ,晶体转速为 1 0r/min～ 2 5r/min ,提拉速度不大于 1mm/h .在不同次的生长中 ,所获得的晶体表现发育完好的 {0 0 1 }板面 .

β-Zn_3BPO_7晶体的提拉法生长研究

采用提拉法生长 β Zn3BPO7(简称ZBP)晶体。研究了生长工艺 ,用 [2 10 ]方向的籽晶 ,获得了尺寸为 35mm× 2 0mm× 10mm的单晶 ,该晶体无色透明 ,不开裂 ,呈现发育完好的 { 0 0 1}板面。通过设计特殊的温场以及在生长结束后采用适当的热条件有效地抑制了相变的发生。生长过程中靠近液面的温度梯度为 30～ 6 0℃ /cm ,晶体转速为 15～ 2 5r/min ,提拉速度不大于 1mm/h。ZBP晶体有宽的透光范围 ,它的紫外吸收边为 2 4 0nm。ZBP晶体不潮解 ,其莫氏硬度为 5Mohs。

助熔剂法生长CaLa_2B_(10)O_(19)晶体

本文通过X射线衍射 (XRD)分析、差热分析 (DTA)和化学分析研究了CaLa2 B10 O19(LCB)晶体中的包裹体及在晶体生长过程中包裹体产生的原因。说明了包裹体的主要成份是LaB3O6,高温溶液中B2 O3 的挥发是造成包裹体产生的主要原因。为消除包裹体的产生 ,选择了合适的助溶剂 ,分别以 10 0mol%CaB4 O7和 5 0mol%B2 O3 和 15 0mol%CaB4 O7为助溶剂生长出了一定尺寸、光学质量较高的LCB晶体。

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。

LBO晶体超光滑表面抛光机理

胶体SiO2抛光LBO晶体获得无损伤的超光滑表面,结合前人对抛光机理的认识,探讨了超光滑表面抛光的材料去除机理,分析了化学机械抛光中的原子级材料去除机理。在此基础上,对胶体SiO2抛光LBO晶体表面材料去除机理和超光滑表面的形成进行了详细的描述,研究抛光液的pH值与材料去除率和表面粗糙度的关系。LBO晶体超光滑表面抛光的材料去除机理是抛光液与晶体表面的活泼原子层发生化学反应形成过渡的软质层,软质层在磨料和抛光盘的作用下很容易被无损伤的去除。酸性条件下,随抛光液pH值的减小抛光材料的去除率增大;抛光液pH值为4时,获得最好的表面粗糙度。

深紫外非线性光学晶体及全固态深紫外相干光源研究进展

全固态深紫外相干光源在前沿科学、高技术等领域均有重要应用。产生全固态深紫外相干光源的一种有效而可行的技术途径是将商业化的可见、近红外全固态激光作为基频光源,通过非线性光学晶体的多级变频技术产生深紫外激光。本文系统地介绍了深紫外非线性光学晶体及全固态深紫外相干光源的研究进展。主要以KBBF晶体为代表,详细介绍了发现KBBF晶体的过程,晶体生长技术,棱镜耦合器件技术,KBBF晶体的主要光学性质以及产生深紫外相干光源的能力,同时证实了KBBF晶体是目前能使用直接倍频方法实现深紫外激光输出的非线性光学晶体。此外,文中还详细介绍了基于KBBF晶体及棱镜耦合技术的深紫外相干光源的应用情况,尤其是在超高分辨率光电子能谱仪方面的应用及取得的重要成果。最后,展望了深紫外非线性光学晶体及全固态深紫外激光技术的发展方向。

紫外倍频新晶体K_2Al_2B_2O_7的合成与生长

本文以高温固相反应合成了K2 Al2 B2 O7(KABO) ;以自发成核的方法探索了KABO晶体生长的助熔剂体系 ,NaF为KABO晶体生长的最适宜助熔剂体系 ,适宜配比为KABO∶NaF =1∶2 ,讨论了籽晶方向对晶体生长的影响 ,[110 ]方向是KABO晶体生长的最佳籽晶方向 ;运用顶部籽晶生长技术以NaF为助熔剂成功生长出尺寸达 5 0mm× 2 0mm× 17mm ,重

La_2CaB_(10)O_(19)晶体的生长和缺陷研究

本文报道了采用顶部籽晶法 (TSSG)沿 <0 0 1>、<10 0 >和 <0 10 >方向生长的La2 CaB10 O19(LCB)晶体的形貌。研究了晶体生长中易出现的平行连生和解理现象 ,分析表明包裹体和晶体结构因素分别是造成这两种缺陷的主要原因。利用光学显微镜观察了LCB晶体的生长台阶、包裹体 ,发现液、固相包裹体一般分布在晶体的解理面和自然面上 ,而少量的气相包裹则常分散在液相包裹中构成“眼状”结构。借助光学显微镜结合化学腐蚀法 ,对不同晶面的腐蚀形貌进行了研究。结果表明 (10 0 )面蚀象为顶角扭曲的圆锥状 ,(0 0 1)为梯形或三角形 ,并且它们的排列严格一致。在晶体的b方向切片的正反两面观察到的蚀象完全不同 ,可以认为是晶体在此方向的强烈各向异性引起的。

掺铒硼酸钙镧晶体的合成、生长及光谱特性

本文合成并以CaO-L i2O-B2O3为助熔剂体系生长得到了掺铒硼酸钙镧(Er3+:La2CaB10O19,Er:LCB)的晶体。X射线粉末衍射分析表明,Er:LCB和LCB具有相同的晶体结构,均属于单斜晶系,C2空间群。Er:LCB晶体的熔点大约为1048℃。测试了Er:LCB晶体的吸收光谱和荧光光谱。Er:LCB晶体在790nm和970nm附近存在的吸收,对应于A lGaAs和InGaAs激光二极管输出波长,其吸收截面分别为1.94×10-20和2.39×10-20cm2。Er:LCB在1531nm附近有发射峰最强,峰宽为16nm。其荧光寿命为0.37m s。

Na_3La_2(BO_3)_3的晶体结构(英文)

以Na2 CO3 H3 BO3 NaF为助熔剂 ,使用顶部籽晶法生长出Na3 La2 (BO3 ) 3 透明单晶。测定了Na3 La2 (BO3 ) 3 的晶体结构 ,该晶体属正交晶系 ,空间群 :Amm2 (No .38) ,晶胞参数为a =0 .5 15 80 (10 )nm ,b =1.135 0 (2 )nm ,c =0 .732 30(15 )nm ,α=β=γ =90° ,V =0 .4 2 871(15 )nm3 ,密度 :4 .0 5 3g/cm3 。晶体结构中的硼氧基团是平面的BO3 基团 ,BO3 基团相互独立 ,且与Na(1)O6、Na(2 )O8、Na(3)O6和La(1)O9配位多面体连结形成三维网络骨架结构。讨论了Na3 La2(BO3 ) 3 的晶体结构与倍频效应的关系。

BaBPO_5晶体的生长研究

本文采用顶部籽晶高温溶液法 ,以BPO4 -NaF为助熔剂 ,生长了BaBPO5单晶。生长参数 :液面以下温度梯度为 1.5℃ /cm ,液面上温度梯度为 10℃ /cm ,晶体旋转速度 30r/min ,降温速率 0 .5 - 1℃ /d ,可获得尺寸为 30mm×2 0mm× 15mm的BaBPO5单晶。测定了所获单晶及其挥发物的X射线粉末衍射图谱 。

aLa_2B_(10)O_(19)晶体生长及其定向

本文报道了一种稀土硼酸盐晶体 ,CaLa2 B10 O19(LCB) ,晶体生长及折射率的测量 ,确定了其结晶学轴 (a ,b ,c)与物理学轴 (X ,Y ,Z)之间的夹角关系。