《DKDP晶体生长条件优化及退火研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DKDP晶体生长条件优化及退火研究（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要摘要D K D P晶体具有优良 的电光和非线性光学性能， 广泛地应用于激光变频、电 光调制、声光调制、电 光调Q 激光器、参量振荡器、 压电换能器和光快速开关等高技术领域。晶 体的生长速度和质量是目 前的 研究热点。本文从晶 体生长动力学和生长速度的影响因素出 发，采用常温溶液降 温法生长晶体。 测定了生长溶液中部分杂质金属离子的 含量，讨论了 杂质金属离子浓度和晶 体质量的关系。 分析影响晶体生长速度的因素，研究过热温度和过热时间 对溶液 稳定性的 影响。 在此基础上， 实现了D K D P晶 体在高的生长起始温度、 大 过 饱 和 度 下的 快速 生 长 。 生 长条 件为 : 户 为
2、3 .8 - 4 .3 的2 0 0 0 m l 生 长 溶 液 在8 0 下过热2 4 小时， 降温最高起始温度为5 1 7 V， 降温速度为0 .2 - 1 .0 0C l d a y ,平均生长速度约为3 m m td a y 。由 此得到的晶体动态消光比 为3 1 7 7 . 1 -6 5 5 5 : 1 , 半 波电 压 为4 8 0 0 -5 7 0 0 V , 激光 损 伤闭 值 为3 .4 -3 .4 G W Ic m 。 对 生 长中 出 现 的问题如:单斜相的干扰、原 料纯 度和晶变、贴晶等进行了 具体的 讨论。初步探索了D K D P 晶体的 退火工艺过程。 在温度变化速
3、率为 3 G l h , 退火温度为 8 0 0C , 1 0 0 和 1 1 0 V， 恒温 2 4 h 和 4 8 h 条件下对D K D P晶 体进行退火处理。比 较了不同温度退火前后和不同时间的退火处理所造成的对晶体激光损伤阐值，消 光比， 透过率的 差别。 退火后，晶体的 透过性尤其是短波区域的透过率提高，而消光比也得到了改善，激光损伤闭值和半波电压在退火的过程中没有变化。对退火可以改善晶体光学均匀性的机理作了初步的探讨。用热分解法 测量了退火前和不同温度退火后晶 体的 氖含量 变化，得到了 在实 验温度范围内，退火本身并没有造成晶 体中 氖的 蒸发。实验证明，在温度低于相变点的 前
4、提下， 较高的 温度退火更利于 提高晶体的光学均匀性， 但对于不同 氖含量的晶体的 退火最佳温度还需要进一步的 探索。总之， 本文对D K D P 晶体的生长条件进行了 优化， 特别研究了 过热处理对溶液稳定性的影响; 对D K D P 晶体进行了 热退火实验， 对退火工艺过程作了 具体的探讨， 并对退火 机理作了初步的讨论。关键M D K D P晶体，溶液稳定性，光学均匀性，热退火一I 一攻读硕士学位期间所发表的学术论文ABS TRACTD K D P c ry s ta l i s a v e ry im p o r ta n t o p t ic a l c o m p o n e n
5、t m a t e r i a l o f h i g h p o w e rla s e r d u e t o its in t e r e st in g e l e c tr ic a l a n d n o n lin e a r o p tic a l p r o p e r tie s . A t p r e s e n t , it so p t ic a l q u a l ity a n d g r o w th r a t e h a v e b e c o m e th e h o t -p o in tO n th e b a s is o f th e a n a
6、ly s e s o f g r o w th -k i n e ti c s a n d a ff e c ti n g f a c t o r s o f g ro w thr a t e i n c ry s ta l g r o w th e x p e r im e n t s , C ry s t a l g r o w th w a s c a r r ie d o u t in s o lu tio n s b yt e m p e r a tu r e r e d u c ti o n a t a n o r m a l t e m p e r a tu re th ro u
7、 g h m a n y e x p e r im e n t s . T h er e l a t i o n s h i p b e t w e e n c o n c e n t r a t i o n s o f m e t a l i o n i m p u r it i e s i n s o l u t i o n a n d D K D Pc ry s ta l q u a lity w a s d i s c u s s e d . S t u d y i n g th e re la t io n s h i p o f o v e rh e a ti n g te m p
8、 e r a tu r e ,o v e r h e a t in g tim e a n d s o lu t io n s t a b i lit y , w e h a v e o b t a in e d th e g r o w th c o n d itio n s a sf o llo w s : th e h i g h e st r e d u c in g t e m p e r a tu r e in it ia te d a t 5 3 .7 C , p D o f s o lu t io n is3 . 8 - 4 . 3 , t h e l o w i n g r
9、a t e o f t e mp e r a t u r e w a s 0 .2 - 1 . 0 C / d a y , a n d a v e r a g e g r o w th r a t ew a s 3 m m l d a y . T h e e x ti n c t io n r a tio o f th e a s -p r e p a r e d D K D P c ry s t a ls w a s in th er a n g e 3 1 7 7 :1 -6 5 5 5 :1 a n d th e la s e r d a m a g e th r e s h o ld
10、w a s a b o u t 3 .4 - 3 .9 G W l c m 2 .S o m e d e fe c t s m a y o c c u r a t th e g r o w in g c ry s t a ls . T h e r e a s o n s o f t h e s e d e fe c t s w e r ed i s c u s s e d.In o r d e r t o im p r o v e th e p r o p e r tie s o f th e c ry s t a l s , th e rm a l a n n e a li n g t o
11、D K D Pc ry s ta ls g ro w n i n d i f fe r e n t c o n d it io n w a s s tu d i e d . C o n s id e r e d th e f a c t t h a t th ed e u t e r iu m c o n te n ts o f D K D P d e t e r m in e th e t e m p e r a tu r e o f p h a s e t r a n s it io n , th eg r o w n c ry s ta l s h a v e b e e n tr e
12、a te d w it h a n n e a lin g a t th e te m p e r a t u r e s o f 8 0 0C , 1 0 0 0Ca n d 1 1 0 0C re s p e c t iv e ly . T h e ri s in g a n d lo w in g r a t e o f te m p e ra t u r e w a s 30C/h, th ea n n e a lin g t im e w a s 2 4 h a n d 4 8 h , r e s p e c tiv e ly . B o t h t ra n s m itta n
13、c e a n d e x tin c tio nr a tio s a r e im p r o v e d a ft e r a n n e a lin g , b u t d a m a g e th r e s h o ld h a s n o c h a n g e . T h e r e s u ltss h o w th a t th e rm a l a n n e a li n g a t t h e t e m p e ra tu r e o f e x p e ri m e n ts c a n s i加f ic a n tl yim p ro v e th e o p
14、tic a l h o m o g e n e ity o f th e c r y s t a ls , e s p e c ia l ly f o r th e c r y s t a ls g ro w n inr a p id s p e e d . B u t th e r m a l a n n e a lin g c a n n o t e lim in a te s o m e d e fe c ts , s o th e e ff e c t o fa n n e a l i n g i s l i m i t e d . T h e m e c h a n i s m o
15、f a n n e a l i n g w a s d i s c u s s e d b ri e f l yI n a w o rd , g ro w th te c h n i q u e s o f h ig h gr o w th ra te D K D P c ry s t a l s w e r e s tu d i e ds y s t e m a ti c a lly . A lth o u g h th e rm a l a n n e a lin g a t th e t e m p e r a t u r e o f e x p e r im e n ts c a n一
16、 I I I 一北京工业大学工学硕士学位论文s ig n if ic a n tly im p r o v e t h e o p t ic a l h o m o g e n e ity o f th e c ry s t a ls , S o m e q u e s ti o n s s tillr e ma i n t o b e a ns we r e d.K e y w o r d s D K D P c r y s t a l , t h e t r e a t o f g r o w t h a q u e o u s , h o mo g e n e i t y , a n n e a l i n g- I V -独 创 性 声 明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知， 除了 文中 特别加以 标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人 己经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。狐
