磷酸二氘钾晶体快速生长及其均匀性

高功率激光系统的发展对大尺寸、高性能磷酸二氘钾(DKDP)类晶体的需求越来越大。快速生长法较传统法可大幅缩短晶体生长周期,提高晶体生长效率。但是快速生长DKDP晶体锥面区和柱面区性能存在差异,导致不同位置的性能存在不均匀性,限制其在高功率激光系统中的应用。通过合成晶体生长溶液,采用点籽晶快速生长法生长了中等口径的高氘DKDP晶体,使用透过光谱,从线性吸收角度分析了快长DKDP晶体用作电光开关和频率转换器的可行性。结合Raman光谱技术及摇摆曲线的测试方法分析了晶体氘含量和结晶质量均匀性,为大尺寸DKDP的生长和应用提供参考。

不同波长三倍频DKDP晶体的激光损伤

采用传统降温法,利用高纯原料从氘化程度为80%的溶液生长了四方相磷酸二氘钾(DKDP)晶体,并按Ⅱ类三倍频方式切割晶体。三倍频用DKDP晶体的最大问题在于其抗光伤阈值低于KDP晶体,严重限制了激光输出的能量密度和晶体使用寿命。考察了不同波长下三倍频DKDP晶体的损伤阈值,以及激光退火效应。实验表明,激光退火对于DKDP晶体的损伤阈值有显著的提升作用,基频、倍频、三倍频的提升效果分别达到1.4,1.9,2.7倍,是改善DKDP晶体抗光伤能力的有效途径。

DKDP晶体生长亚稳区的影响因素

从热力学和动力学角度研究与分析了磷酸二氘钾[K(D1-xHx)2PO4,DKDP]晶体生长体系稳定性的主要影响因素,包括氘含量、溶液纯度、饱和温度、晶转(或搅拌)速度、过热温度与时间、生长均匀性、晶体受力情况、籽晶尺寸等。提出采用高纯原料、超细过滤(孔径为0.15μm)、高出饱和点10℃过热20h,以及优质点状籽晶均匀生长等措施,可拓宽DKDP晶体生长亚稳区,从而提高晶体生长起始温度达50℃以上,在溶液过饱和度较大的条件下可实现DKDP晶体全方位快速生长。

KDP\DKDP倍频晶体吸收系数的斜入射测量

考虑惯性约束聚变系统中的磷酸二氢钾/磷酸二氘钾(KDP\DKDP)的吸收系数直接影响系统的转换效率及最终输出能量,本文研究了KDP\DKDP倍频晶体吸收系数的测量方法。提出了新的基于朗伯定律的倍频晶体吸收系数斜入射测量法。建立了斜入射状态下入射光偏振态与晶体o光和e光的关系模型,推导了小角度入射下晶体e光折射率的迭代计算方法。采用该方法计算了晶体的e光折射率,通过测量得到的数据间接计算出了KDP\DKDP倍频晶体吸收系数。详细分析了该方法在测量过程中的各项误差来源,得出该方法测量误差优于0.000 2cm^(-1)。最后,对一块40mm×40mm×60mm的开关晶体元件进行测试并与分光光度法比对以验证提出方法的可行性,结果显示两种测量方法的偏差小于0.000 2cm^(-1),表明该方法可用于惯性约束聚变系统中倍频晶体吸收系数的测量。

亚稳相DKDP晶体生长动力学的全息研究

用全息相衬干涉显微术和激光衍射术研究了亚稳相ＤＫＤＰ晶体生长速率和边界层的质量输运过程，并与稳定相进行了比较。层内的质量输运过程是扩散和对流两种作用的耦合效应，层内浓度分布是位置的指数函数。亚稳相晶体（１０１）面生长活化能比稳定相低的多。在相同的条件下，其生长速率比稳定相快３～１０倍。欲快速生长优质ＤＫＤＰ大晶体，应控制稳定的边界层内质量输运过程，并采用亚稳相生长方法。

DKDP晶体防潮膜的筛选

KDP作为用于激光聚变装置的激光调谐和调制的频率转换材料，在使用过程中会产生受激拉曼散射，产生寄生振荡。磷酸二氘钾（KD2P04，简称DKDP）晶体可抑制受激拉曼散射产生的寄生振荡损伤，对提高激光核聚变效率、扩展激光波段等都具有重要的实用价值。因此，强激光装置中的三倍频KDP晶体必须氘代为DKDP晶体，而且氘代比例越高，晶体的光学性质越好，晶体将会更质软而脆弱，激光损伤阈值也降低。

基于电光调制的DKDP晶体OPCPA增益带宽特性研究

提出了一种基于电光效应的新型光参量放大方案,理论分析了磷酸二氘钾(DKDP)晶体增益带宽随氘化率的变化特性,研究了70%和95%氘化率的DKDP晶体在不同电场强度下的增益带宽变化特性。在885 nm中心波长处,对70%氘化率的DKDP晶体施加大小为1.67×10^ 5 V/m的场强时,增益带宽可从90 nm拓宽至124 nm;在808 nm中心波长处,对95%氘化率的DKDP晶体施加大小为1×10^ 5 V/m的场强时,增益带宽可从52 nm拓宽至68 nm。结果表明,在光学参量放大系统中,通过线性电光效应可以有效拓宽系统的增益带宽,同时可通过电光调制调节增益谱的中心波长,以进行连续波长调谐,在高能超短激光系统中具有很大的应用前景。

DKDP晶体中包裹体

利用显微技术观察了ＤＫＤＰ晶体中包裹体形态，并测量了其相应尺寸．结果表明， 在ＤＫＤＰ晶体中存在３种不同形态的包裹体，其形成机制各不相同．最后对包裹体进行了成分分析．

KDP(DKDP)晶体中液相包裹散射的形成

利用原子力显微镜（AFM）观察、研究了杂质对KDP（DKDP）晶体中液相包裹散射形成的影响.对液相散射形成机理和溶液过饱和度的影响进行了探讨,结果表明杂质和溶液的过饱和度是加重晶体散射的重要原因.

生长方法对DKDP晶体生长习性及光学性能的影响(英文)

以KH2PO4作为原材料,从含85%(摩尔分数)氘的氘化溶液中分别由传统降温法和"点籽晶"快速生长法生长了磷酸二氘钾[(K(DxH1-x)2PO4,DKDP]晶体。对加工后的样品进行了光散射和透过性能测试,研究了不同生长方法对DKDP晶体的生长习性和光学性能的影响。结果表明:对于纯度较高原料(杂质金属离子浓度≤10-6),"点籽晶"快速生长法能有效避免晶体生长过程中杂晶的出现,且生长速率为传统降温法的10倍,但所得晶体存在严重的光散射,透过性能明显下降,另外,快速生长所得晶体柱面区域较锥面区域光学性能明显下降。

一种高速多通道光纤阵列光开关

为了对短时间大视场一维光强信息进行采集,采用编码转换技术和自聚焦透镜矩形阵列设计了光开关,用小口径电光晶体实现了大视场的测量.采用MOS管级联的高压同步电路,使得系统具有结构紧凑、性价比高、寿命长等优点.实验结果表明:开关选通时间100±5ns,前后沿小于25ns,消光比1100∶1.

晶/液界面边界层结构的微区研究

采用显微Raman微区探针和全息相衬干涉显微相结合的技术,实时研究了KH2PO4和KD2PO4晶体生长边界层的结构及其演变规律.实验表明:在晶/液界面特征边界层内母液的分子结构与单独溶液的结构有显著区别.在层内,阳离子效应引起母液结构重排和脱溶剂化,最终形成阴-阳离子结晶基元.