Nd:KY(WO_4)_2和Nd:KG(WO_4)_2晶体吸收光谱性能分析

通过研究分析钨酸盐晶体Nd∶KY(WO4)2和Nd∶KG(WO4)2在室温下的吸收光谱,发现这2种晶体具有作为激光晶体的优良特性。根据Judd-Ofelt理论和测试所得的吸收光谱及数据,用VC++编程计算出晶体的谱线强度、振子强度、吸收截面等,拟合得Nd3+离子的3个晶场调节参数Ωλ(λ=2,4,6)的值,并从理论上计算了自发跃迁几率、能级寿命、荧光分支比和积分发射截面。从计算得出的荧光分支比β可以看出,Nd∶KY(WO4)2(β1060nm=0.438 0)和Nd∶KG(WO4)2(β1060nm=0.461 8)晶体荧光分支比都较大,计算了该晶体的X=Ω4/Ω6,并将其X值与其他晶体的X值加以比较,Nd∶KY(WO4)2和Nd∶KG(WO4)2均易于实现1.06μm激光输出,适合作为LD泵浦的钨酸盐晶体激光器。

α-HgI_2晶体附着能的计算

为研究碘化汞(HgI_2)晶体生长形貌的变化规律,使用Material Studio(MS)软件中的Morphology和Forcite模块计算HgI_2晶体的附着能(Eahtktl)明确晶体的生长速率Rhkl.采取封端法辅助切面法将非收敛结构转换为收敛结构后计算α-HgI_2晶体的附着能.以β-HgI_2晶体为参照,通过对β-HgI_2使用生长形态法与封端法辅助切面法同步计算附着能,分析封端法辅助切面法计算晶体附着能的合理性.结果表明:使用封端法辅助切面法计算出α-HgI_2晶体(001)、(101)和(110)的Eahtktl分别为-9.86,-23.04和-26.87kJ·mol-1.分别采用生长形态法与封端法辅助切面法同步计算的β-HgI_2晶体(001)、(110)、(111)、(020)和(021)的Eahtktl结果相同,说明封端法辅助切面法可以用于计算α-HgI_2晶体Eahtktl.

CaF_2晶体的生长与光学性能

采用导向温度梯度法(TGT)生长CaF2晶体,建立了生长炉内的垂直温度梯度场。研究表明影响晶体质量及光学性能的主要因素包括坩埚材料、温度场、生长程序及原料纯度等。从大量的实验中总结出TGT法生长高质量CaF2晶体的生长条件如下:石墨坩埚;轴向梯度≤2℃/mm;生长降温速率1.5～2.5℃/h;冷却速率≤40℃/h。

LD端面泵浦Nd:LiGd(MoO_4)_2晶体的主动调Q脉冲激光特性

加工了不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体,测量并分析了它们的连续和主动调制激光特性。实验采用激光二极管(LD)端面泵浦的两镜直腔,其输出镜的耦合透过率为2%。在连续运转条件下,a切和c切晶体的最大输出功率分别为733,550mW,对应的光光转换效率分别为11.3%和6.7%。在声光调Q脉冲运转条件下,a切和c切晶体的最大平均输出功率分别为180,135mW,对应的光光转换效率分别为2.8%和1.7%。当重复频率为10kHz时,获得了最佳的脉冲实验结果,即:最大单脉冲能量和最高峰值功率来自a切晶体,分别为15.8J和85 W;最小的脉冲宽度来自c切晶体,为153ns。实验结果还显示,不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体具有不同的输出波长,a切晶体为1 061nm,c切晶体为1 068nm,这种多波长发射特性有助于该类晶体在THz波领域的应用。

微波辅助低温制备纳米TiO_2晶体生长动力学研究

采用一次微波辅助促进水解,水浴陈化或二次微波辐射促进晶化的热处理方法,在较低温度下制得纳米TiO_2晶体颗粒,样品表征结果证明为单一锐钛矿晶型,且具有球形或短柱型形貌特征.晶体生长宏观动力学研究显示,二次微波辐射下纳米TiO_2晶体生长规律可描述为2次方程,表观生长活化能为59.47 kJ/mol,而水浴陈化方式下晶体生长则可描述为3次方方程,表观生长活化能为19.44 kJ/mol,因此二次微波辐射方法制备纳米TiO_2晶体具有更大的表观生长活化能和独特的动力学性质.

大尺寸ZnGeP_2晶体生长与中红外光参量振荡

采用垂直布里奇曼方法生长了ZnGeP2单晶体,晶体毛坯尺寸达30 mm×120 mm。晶体在2.05μm吸收系数0.05cm-1,3-8μm吸收系数0.01 cm^-1,光损伤阈值2.0±0.3 J/cm2。利用2.05μmTm,Ho∶CdVO4激光器为泵浦源,脉冲重复频率10 kHz。当泵浦功率16.3 W时,3-5μm光参量振荡输出8.7 W,光-光转换效率为53%,斜率效率为64%。

ZnGeP_2晶体的合成与生长

采用双温区法合成ZnGeP2多晶料;采用布里奇曼法生长ZnGeP2单晶,晶体尺寸为φ22×90 mm^2。晶体透光范围0.7-12.0μm,平均透过率达到56%;OPO光参量震荡器件尺寸6×6×15 mm^3,采用2μm的泵浦光,产生4W以上的3.8-4.5μm激光输出。

利用相切条件研究TeO_2晶体反常声光衍射几何关系

利用相切条件推出了计算TeO2晶体反常声光衍射几何关系的方程,给出了zt平面内光波矢量的入射角和衍射角、超声极值频率、声光优值等参数随超声离轴角而变化的曲线.该计算方法比传统的求解Dixon方程的方法更简捷和精确.计算结果表明,TeO2反常声光器件的中心频率存在最小阈值;对于相同的中心频率,+1级衍射状态优于-1级衍射状态.为了设计器件的方便,还列出了中心频率在200MHz以下 TeO2反常声光器件的各设计参数及性能参数.

TiAl-B合金中初生TiB_2晶体的表面形貌和形成机制

用原位自生法制备了Ti-40Al-xB(r(B)t%)合金并利用XRD、SEM对合金的相组成和微观组织进行了研究.结果表明:初生TiB2颗粒呈六面棱柱状,在其(0001)面存在凸台或棒状分枝,而在其{1010}面存在分布较均匀的薄片状凸耳;有的初生TiB2的凸耳比较发达,凸耳呈一层层环状围绕初生TiB2晶体.这些凸台或棒状分枝及薄片状凸耳的晶面取向与母体的取向一致.分析表明,在不平衡凝固条件下,初生TiB2固-液界面前沿产生的富Al边界层和随着初生TiB2晶体的长大导致固-液界面上B原子过饱和度不均匀性增加的共同作用使固-液界面失稳,从而导致初生TiB2表面结构发生了变化,使初生TiB2(0001)面上的分枝具有较快的[0001]方向生长速度,呈棒状;而{1010}面上的凸耳具有较快的〈1010〉方向生长速度,使其呈片状.

加载光子带隙膜系BaF_2晶体闪烁光慢成分抑制和抗γ辐照损伤的研究

根据BaF2晶体闪烁光快、慢成分波段的不同,设计并制备了用于抑制该晶体闪烁光慢成分的 Al2O3/MgF2/Al/MgF2…光子带隙膜系。实验结果显示:加载光子带隙膜系的BaF2晶体,其闪烁光快/慢成分 比提高80倍以上;经剂量为1×105Gy的60Coγ射线辐照后,其透射光谱、发射光谱和发光衰减时间谱没有明 显的变化,这表明由光子带隙膜系与BaF2晶体所构成的快闪烁器件不仅可有效避免慢成分的干扰,而且还具 有很强的抗γ辐射性能。

用于红外变频的大尺寸AgGaS_2晶体生长

在红外变频非线性光学应用中需要高光学质量大尺寸AgGaS2 晶体元件。我们采用改进的Bridgman方法生长直径 2 8mm、长度 6 0～ 80mm的晶体棒。成功生长的关键是要采用C向籽晶。 [0 0 1]籽晶生长的晶体中很少发现裂纹、聚片孪晶等宏观缺陷。在Ag2 S共存下的热处理能有效地排除晶体中的异相沉淀 ,显著改善透明度。我们制备的Ⅰ型相位匹配 8mm× 10mm× 16mm和 5mm× 5mm× 15mmAgGaS2 晶体元件分别成功地应用于差频、和频激光实验。

CaF_2晶体及加工技术研究

随着深紫外准分子激光光刻技术的发展,所用CaF2光学晶体镜头材料的加工对传统的冷加工技术提出了挑战。本文结合CaF2晶体的基本性质,对其加工技术进行了极大的改进。通过控制合适的工艺参数,采用特殊的加工方法可以加工出高质量的CaF2光学晶体。

AgGaS_2晶体生长裂纹研究

从理论和实验上对AgGaS2 晶体生长中易产生裂纹甚至开裂的现象与其热应力、晶体尺寸以及温度梯度、生长速率等生长参数之间的关系进行了研究。结果表明:晶体产生裂纹甚至开裂与生长速率、坩埚旋转速率、冷却速率所造成的热应力和热应变有关。采用改进的Bridgman法成功地生长出尺寸为12mm×30mm无裂纹的AgGaS2单晶体,给出了制备无裂纹、大尺寸AgGaS2 晶体的较佳生长工艺参数。

TeO_2晶体旋光性对其分光特性的影响分析

TeO2是声光可调滤波器主要成像晶体,由于晶体本身在分光成像时会产生色差,漂移等问题,文中从基础理论出发,研究了TeO2晶体的旋光性对其作为声光可调滤波器时分光特性的影响,进而对其基本参数作了优化。首次对比分析了I.C.Chang理论体系与P.A.Gass修正理论体系,通过对比分析方法,得出在红外波段,两种理论体系对于超声波频率协调关系的计算结果差异较大,作者认为是I.C.Chang理论忽略晶体旋光特性所引起,因此,以P.A.Gass理论作为基础的声光可调滤波器设计方法适用于红外波段,当入射光极角小于30°时,其旋光特性对分光性能的影响较小。通过对比分析可知,设计的入射光极角应小于54.7°,这样可以保持较高的声光优值和较低水平的超声波频率;在红外波段,设计的入射光极角应小于39.2°,两频率协调关系偏差Δf较小。

γ-LiAlO_2晶体的生长缺陷研究

γ LiAlO2 晶体是一种非常有前途的GaN衬底材料 ,本文利用化学腐蚀光学显微术和同步辐射X射线形貌术研究了LiAlO2 晶体的缺陷。结果表明 ,提拉法生长的γ LiAlO2 晶体中的缺陷主要为位错、包裹物和亚晶界。并发现在其 (10 0 )晶片上的腐蚀形貌两面有较大差异。

温梯法生长CaF_2晶体中包裹物的研究

本文对温度梯度法生长的氟化钙(CaF2)晶体中的包裹物进行了研究,用光学显微镜和SEM观察了包裹物的形貌,对晶体中的包裹物和透明部分作了微区EDX成分分析,对包裹物所含的杂质进行了解释,提出了减小或消除包裹物的措施。分析结果表明:包裹物的主要成分是碳和氧,碳来源于石墨坩埚和石墨发热体,而杂质氧则来源于原料中的含氧化合物和生长过程气氛中氧的进入。

ZnGeP_2晶体点缺陷的研究进展

ZnGeP_2晶体是具有重要应用背景的红外非线性光学材料.晶体中的点缺陷严重限制了ZnGeP_2晶体的应用发展.本工作介绍了ZnGeP_2晶体点缺陷的最新研究进展情况.首先,利用电子顺磁共振技术研究了ZnGeP_2晶体的点缺陷.主要存在缺陷是受主缺陷V_(Zn)^-及施主缺陷V_P^0和Ge_(Zn)^+,其相应的缺陷能级分别为E(V_(Zn)^-)=Ec-(1.02±0.03)eV,E(V_P^0)=Ev+(1.61±0.06)eV和E(Ge_(Zn)^+)=Ev+(1.70±0.03)eV.对晶体作了电子照射及高温退火等处理后,又分别发现了两种缺陷V_(Ge)^(3-)和V_P^0其次,利用全势能线性muffin-tin轨道组合法模拟研究了ZnGeP_2晶体的点缺陷.主要存在缺陷及缺陷能级的计算结果与实验结果基本一致,但由于理论模拟与实际情况还存在差距,有些计算结果与实验结果相矛盾.因此,将实验与理论有机结合研究晶体的点缺陷是今后研究的重点.

ZnGeP_2晶体点缺陷影响光学性能的研究进展

ZnGeP2晶体具有非线性系数大和透光波段宽的特点,是目前重要的中红外频率转换介质材料。然而,点缺陷的存在却引起了ZnGeP2晶体的额外光学吸收,影响了其应用发展。本文对ZnGeP2晶体点缺陷影响光学性能的研究进展情况做了详细的综述。利用电子顺磁共振技术研究了ZnGeP2晶体中存在的点缺陷类型;结合光学吸收和电子顺磁共振方法分析了ZnGeP2晶体点缺陷影响光学性能的机理;介绍了降低ZnGeP2晶体额外光学吸收的方法;最后,展望了围绕ZnGeP2晶体点缺陷及光学性能将开展的研究方向。

Yb:NaY(WO_4)_2晶体生长及性能研究

本文首次采用提拉法生长出了四方晶系白钨矿结构的Yb :NaY(WO4 ) 2 晶体 ,通过TG DTA分析得到晶体的熔点为 1 2 1 1℃ ,测试了该晶体的红外光谱、拉曼光谱和吸收光谱。结果表明 ,该晶体在 84 8nm、96 8nm附近有较强、较宽的吸收峰 ,适合于LD泵浦。

气压和温度对气相法生长PbI_2晶体的影响

用平衡气压方程对气相法生长PbI2晶体过程中压强和温度对晶体组分的影响进行了计算.结果表明,在一定的温度下,总压强越高,PbI2开始分解的温度越高;在一定的总压强下,系统温度越低,PhI2分解的比例越小.