ktp晶体的生长与性能研究

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1、摘贾摘要磷酸氧钛钾(KTiOP04，简称KTP)是磷酸盐非线性光学晶体家族中的一个重要成员。该晶体具有较大的非线性系数，较高的抗激光损伤阈值，稳定的化学特性，极高的倍频转化效率且成本低廉等优点，是目前非线性晶体中综合性能最好的晶体之一。为了满足实际工作中的应用，迫切需要生长大的高质量的单晶。本实验试图在现有的条件下生长出高光学质量的大尺寸单晶，并对其生长条件及其性能进行研究。本文采用高温溶液缓慢降温法，常压下600℃至1000℃范围内的溶液中生长KTP晶体。采用[010]方向生长的籽晶；晶体做正转．停止．反转运动，根据生长情况采取适当的降温程序进

2、行晶体生长，最后经退火取出。对已经生长出来的KTP晶体，观测了生长过程中出现的包裹体、台阶、云层和开裂等宏观缺陷，并分析了它们产生的原因，另外还用化学侵蚀法观察了晶体不同晶面的位错蚀坑、生长条纹和生长丘，以此研究晶体的完整性。在生长纯KTP晶体过程中，还生长了两种掺杂的KTP，分别是掺10％molAl”和7％molAI”+1％molKF的KTP，对晶体样品分别进行了晶胞参数、掺质分配系数、紫外．可见．红外透过光谱、粉末倍频、激光损伤阈值等相关性质测试与计算，发现掺质没明显改变晶体结构参数；分配系数比较小，并保持一定数值；红外图谱没有明显变化，对紫

3、外．可见．红外透过光谱的影响也很微弱，这说明掺入离子的量较少，对晶体结构没有产生大的变化；A1”：KTP系列晶体的粉末倍频效应测试表明：掺A13+离子系列的KTP晶体的SHG均比纯KTP晶体的有所提高，说明Al”的加入对晶体的性能产生了影响；三种样品的激光损伤阈值都在lGW／cm2左右，并随着掺杂浓度的升高而降低。本文对KTP晶体的生长工艺以及性质、性能进行了较系统的研究，得到了丰富的理论知识和实践经验，同时尚存在一些问题需要进一步研究。关键词KTP晶体；晶体生长：非线性光学；倍频ABSTRACT曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼鼍曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼!

4、曼蔓皇曼曼曼曼曼!!!曼曼曼曼曼曼!曼皇曼曼!曼曼曼!曼曼曼曼曼曼曼曼曼蔓Ill皇!曼曼曼曼曼皇曼曼寰!Potassiumtitanylphosphate(KTPforshort)crystalisanimportantmemberofthephosphatenonlinearopticalcrystalfamily．KTP,withitslargernonlinearexponent，ahigherlaserdamagethresholdresistance，relativelystablechemicalproprieties，ratherh

5、ighfrequency-doublingtransformationefficiency,andalowcost．isoneofthebestcrystalsintermsofthecomprehensiveproperties．TomeettheurgentneedsofKTPinreality,theexperimentisaimedtoproducethelarge—sizedsinglecrystalswithhighopticalqualityundertheavailableconditionsatthemomentandfigur

6、eoutitsgrowthconditionsandspecificgrowthhabit．Thus，theslow-coolingmethodofhightemperaturesolutionisadoptedandtheKTPcrystalisgrowninthesolutionwiththetemperaturerangingfrom600。Cto1000"(2underthenormalpressure．Asfortheseedcrystalgrowninthedirectionof[OlO]，thecrystalfollowsthemo

7、delofrotation—stop-reverserotation．Accordingtogrowthcondition，weadoptpropercoolingprogramswhichcarryoutcrystalgrowthandthecrystalistakenoutthroughannealingatlast．Throughthecausalanalysisofnewly—producedKTPcrystalswhythedefectssuchasinclusions、steps、cloudlayersandcrackingdurin

8、gtheirgrowthprocess，andacarefulobservationandanalysisofthosedislocat