大尺寸Cr3+:LiSrAlF6晶体生长

采用提拉法生长出了一系列不同Cr3+(0.8%～8%,摩尔分数)不开裂、无明显散射颗粒、无气泡的Cr:LiSAF晶体毛坯,尺寸从φ 25mm,φl29 mm×135 mm到φ226 mm,φl30 mm×158 mm不等. 测定了晶体中的散射损耗约为1×10-3 cm-1. 详细讨论了引起晶体开裂的主要原因,并在此基础上基本解决了晶体开裂的难题.     

Li/Nb摩尔比变化对Zr:Fe:LiNbO3晶体光折变性能的影响

同成分LiNbO3(LN)溶体中掺进摩尔分数为2%的ZrO2和质量分数为0.03%的Fe2O3,从不同Li/Nb摩尔比(0.94,1.05,1.20,1.38,0.85)熔体中用提拉法生长了系列Zr:Fe:LN晶体.测量了晶体的红外光谱、抗光损伤能力、指数增益系数和全息存储性能.结果表明:不同Li/Nb摩尔比的Zr:Fe:LN晶体红外光谱OH-吸收峰出现了3475,3478cm-1和3486cm-1 3个新峰.晶体的光折变性能都有不同程度的提高.近化学计量比Zr:Fe:LN晶体(Li/Nb的摩尔比为1.38)的抗光损伤能力比Fe:LN晶体提高2个数量级以上.指数增益系数是Fe:LN晶体的2倍,写入速度比Fe:LN晶体提高1个数量级,光折变灵敏敏度和动态范围皆提高4倍以上.近化学计量比Zr:Fe:LN晶体是优良的光折变和全息存储晶体材料.     

Ce:Fe:LiNbO3晶体的生长及光折变性能

在氧化锂(Li2O)摩尔分数(下同)为48.6%～58%的LiNbO3中掺入0.1%的氧化铈(CeO2)和质量分数为0.03%的氧化铁(Fe2O3),用提拉法技术生长出高光学质量的具有不同摩尔比n(Li)/n(Nb)的Ce:Fe:LiNbO3晶体.通过紫外-可见光谱和红外光谱测试了晶体样品的组成和缺陷结构.通过二波耦合实验系统研究了Ce:Fe:LiNbO3晶体样品的光折变性能.结果表明:晶体样品随n(Li)/n(Nb)比增加,样品的衍射效率降低,动态范围降低,但是,全息响应速率和光折变灵敏度提高.     

氧化还原处理对Mg:Ce:Cu:LiNbO_3晶体光折变性能的影响

在同成分铌酸锂(LiNbO3,LN)晶体中,掺入的摩尔分数分别为0.1%.3%,6%MgO,掺入0.1%(质量分数,下同)CuO和0.05%CeO2.采用提拉法生长了优质的Mg:Ce:Cu:LN晶体,对生长后的晶体极化后分别进行了氧化和还原处理.测定了Mg:Ce:Cu:LN晶体的紫外-可见光吸收光谱和光折变性能.结果表明:与未经氧化和还原处理的晶体相比,在掺MgO量为1%和3%时.经氧化处理的晶体的吸收边发生了紫移,经还原处理的晶体的吸收边发生了红移;而在掺MgO量为6%时,氧化处理后晶体的吸收边紫移趋势小明碌.氧化处理后晶体的抗光损伤能力R减弱,而还原处理后晶体的R增强:而当掺入MgO为6%时,Mg:Ce:Cu:LN晶体的R最大,Mg:Ce:Cu:LN晶体的R比Ce:Cu:LN晶体高2个数量级.结合铌酸锂晶体的锂空位缺陷模型解释了有关实验结果.     

近化学计量比LiNbO3晶体的坩埚下降法生长

报道了化学计量比LiNbO3(stoichiometric lithium niobate, SLN)晶体的坩埚下降法生长.采用一致融熔成分铌酸锂籽晶,以K2O为助熔剂,在自制的坩埚下降炉内生长SLN晶体.最高炉温控制在1 300 ℃附近,固液界面处的纵向温度梯度为40～60 ℃/cm,坩埚下降速率小于5 mm/d,在密闭的铂坩埚中,成功地生长出尺寸为25 mm×40 mm的近化学计量比铌酸锂单晶.测得晶体的Curie温度为190 ℃,利用有关公式计算出所得晶体的n(Li)/n(Li+Nb)为0.495 6,研究了熔体的析晶行为及晶体的宏观缺陷.     

Yb3+∶La2CaB10O19晶体的生长

以CaB4O7为助熔剂生长出尺寸为31 mm×32 mm×12 mm、质量较好的掺Yb3+的摩尔分数分别为10%,15%的Yb3+∶La2CaB10O19(Yb3+∶LCB)单晶,生长工艺参数是:降温速率＜0.5 ℃/d,转速＜12 r/min.测试了晶体的X射线粉末衍射谱、透射光谱和粉末倍频效应,结果表明:Yb3+∶LCB晶体的粉末衍射峰与LCB的衍射峰一致;Yb3+∶LCB晶体在925, 975 nm附近有明显的吸收峰,其中975 nm附近吸收很强;倍频效应与KDP同一量级.     

以K2O助熔剂生长LiNbO3晶体的研究

通过在同成分的熔体中加入0～10%(质量分数)的K2O提拉法生长了近化学计量比的LiNbO3晶体.用测量晶格常数和居里温度的方法测定了[Li]/[Nb],结果表明加入到同成分的熔体中的K2O的量决定了晶体中的[Li]/[Nb].对这种方法生长的LiNbO3晶体的缺陷和畴结构进行了分析和研究.     

不同Li/Nb摩尔比In:Fe:LiNbO3晶体的生长及其光学性能

在LiNbO3(LN)中掺摩尔分数为1%的In和掺质量分数为0.03%的Fe,用提拉法技术生长具有不同n(Li)/n(Nb)[n(Li)/n(Nb)=0.94,1.05,1.20,1.38]的In:Fe:LN晶体.测试不同n(Li)/n(Nb)的In:Fe:LN晶体的吸收光谱、抗光致散射能力和指数增益系数,并计算晶体的有效载流子浓度.结果表明:晶体样品随着n(Li)/n(Nb)增加,吸收光谱的吸收边发生紫移,抗光致散射能力增加,指数增益系数和有效载流子浓度增大.采用n(Li)/n(Nb)=1.38的In:Fe:LN晶体作记录介质,n(Li)/n(Nb)=1.05的In:Fe:LN晶体作位相共轭镜进行全息关联存储实验.实验表明:存储系统具有实时处理,成像质量好,信噪比高和能反复使用等优点.     

Hf:LiNbO3晶体的生长与其抗光损伤性能

同成分LiNbO3(LN)中分别掺入摩尔分数为2%,4%,4.5%的HfO2,用提拉法生长3种Hf:LN晶体.测试了Hf:LN晶体光学均匀性和红外光谱.以质子交换法制备Hf:LN波导基片,采用全息法测量Hf:LN波导基片光损伤阈值.结果表明:Hf:LN晶体具有较高的光学质量:4%Hf:LN晶体和4.5%Hf:LN晶体的OH-吸收峰由LN晶体的3482 cm-1移到3488 cm-1.4%Hf:LN晶体和4.5%Hf:LN晶体光损伤阈值比LN晶体高1个数量级;掺4%Hf4 在Hf:LN晶体中达到阈值浓度.讨论了OH-吸收峰移动和Hf:LN晶体光损伤阈值提高的机理.     

坩埚下降法生长硅酸铋闪烁晶体(英文)

采用改进型坩埚下降法,从富Bj的高温熔体中生长了硅酸铋(Bi4Si3O12,BSO)晶体,研究了BSO晶体的析晶行为.透明晶体最大尺寸达到30mm×30mm×35mm,晶体具有良好的光学均匀性,在350～900nm波段透过率保持在约80%.相对锗酸鉍(Bi4Ge3012,BGO)晶体,BSO闪烁晶体具有快的衰减时间,有望用于能量范围在几百MeV的4 π电磁量能器.     

掺镁近化学计量比铌酸锂晶体的生长

用改进的提拉技术从富锂[摩尔比n(Li2O)/n(Nb2O5)=58.5/41.5]熔体中生长了φ40mmx60mm的掺镁近化学计量比铌酸锂(LiNbO3)晶体.利用X荧光光谱分析了晶体中铌离子(Nb5 )和镁离子(Mg2 )的含量.通过紫外吸收和红外吸收峰研究了晶体中缺陷的结构,初步断定晶体中Mg2 的掺杂浓度已达到抗光伤阈值的浓度.生长晶体的比热容[O.69J/(g·K)]高于同成分LiNbO3晶体的比热容[O.64J/(g·K)].     

提拉法生长钽酸钾晶体

用提拉法生长出了一系列钽酸钾(KTaO3)晶体,其中最大可达31 mm×31 mm×40 mm,质量为247g.X射线粉末衍射仪测试结果表明:KTaO3单晶具有立方结构,晶胞参数a=0.398 88 nm.透射光谱显示:KTaO3单晶在340～3 500 nm的波长范围内有宽广的透光波段,仅在2 875 nm的处有吸收峰.讨论了KTaO3晶体的表面形貌、宏观缺陷及生长习性.     

掺钕钨酸钆钠晶体生长、结构及光谱特性

采用提拉法生长了尺寸为φ(30～35)mm×80mm的掺钕钨酸钆钠[Nd:NaGd(WO4)2,Nd:NGW]晶体。生长Nd:NGW晶体的最佳工艺参数为:晶体的提拉速率为1～2mm/h,晶体转速为15～18r/min,冷却速率为10℃/h,液面上轴向温度梯度为0.7～1℃/mm。通过热重-差热分析(thermogravimetry-differential thermal analysis,TG-DTA),X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对晶体进行表征。测试了晶体的红外及Raman光谱,分析了晶体的振动模式,并将晶体振动光谱进行归属。由TG-DTA曲线得到晶体熔点为1251.7℃。XRD分析表明:晶体属于四方晶系、白钨矿结构、I41/a空间群,晶胞参数a=0.53213nm,c=1.13070nm。吸收光谱表明:Nd:NGW晶体在805nm附近有较强、较宽的吸收峰,吸收截面积为3.581×10-20cm2,适合于激光二极管泵浦。     

T1Br粉末的水热重结晶提纯和T1Br晶体生长

采用水热重结晶法提纯TIBr,用等离子耦合质谱仪检测痕量杂质.结果表明:水热重结晶法是一种有效的TIBr提纯方法,经一次水热重结晶提纯后,杂质Ca,Fe,Mg,K,Zn,Cu,Na和Si的总浓度从139.6×10<-6>(质量分数,下同)下降为9.3×10-6;随着溶液冷却速率的下降,杂质含量下降幅度明显增大.对比真空蒸馏提纯法,水热重结晶法具有更高的提纯效率.以水热重结晶制备的TIBr粉为原料,采用垂直Bridgman法生长了尺寸为φ8mm×55mm的TIBr晶体.TIBr晶体的禁带能为(2.83±0.005)eV,电阻率为2.26×1011(Ω·cm).     

导模法和温度梯度法生长r面蓝宝石

r面(0112)蓝宝石晶体可用作制备非极性GaN薄膜的衬底.采用温度梯度法(temperature gradient technique,TGT)和导模法(edge-defined film-fedcrystal growth,EFG)生长了质量良好的r面蓝宝石晶体.利用双晶衍射、光学显微镜、光谱仪观察和分析了晶体的结构和缺陷.结果表明:TGT法生长的r蓝宝石晶体的双晶摇摆曲线对称性好,半高宽值仅为18rad·s.位错密度为4×103cm-2,透过率达83%,晶体质量好.与TGT法相比,EFG法生长的r面蓝宝石晶体的结构完整性较差.位错密度为5×105cm-2,透过率仅为75%.但是EFG法具有晶体生长速度快,后期加工成本低的优点.     

近化学计量比Fe:Mg:LiNbO_3晶体生长与其存储性能

在LiNbO3(LN)中分别掺入0.5%(摩尔分数,下同),1%和2% MgO,0.03%(质量分数)Fe2O3,配料中n(Li)/n(Nb)=1.38,采用顶部籽晶溶液生长法生长近化学计量比Fe:Mg:LiNbO3(near-stoichiometric Fe:Mg:LiNbO3,Fe:Mg:SLN)晶体。测试了晶体的红外光谱、抗光损伤能力和存储性能。结果表明:Fe:2%Mg:LN晶体的OH-吸收峰移到3535cm-1,抗光损伤能力比Fe:LN提高3个数量级。Fe:0.5%Mg:LN晶体的灵敏度、动态范围和抗光损伤能力比Fe:LN晶体分别高2.5倍,2倍和1个数量级。以Fe:2%Mg:LN晶体和Fe:LN晶体分别作为存储介质,进行大容量存储实验。在一个公共体积内实现1200幅体全息图的存储。Fe:2%Mg:LN晶体的存储质量优于Fe:LN晶体。     

激光二极管泵浦Nd:NaY(WO4)2晶体的激光性能

采用提拉法生长了平均尺寸为φ25 mm×50 mm的掺钕钨酸钇钠[Nd:NaY(WO4)2,Nd:NYW]晶体,测量了Nd:NYW晶体的吸收光谱.吸收光谱表明:该晶体在804,752 nm和586 nm附近的吸收峰较强、较宽,有利于用激光二极管(laser diode,LD)泵浦.分别以氙灯和LD作为泵浦源,对晶体的激光特性进行了研究.结果表明:当氙灯输入能量为11.7 J时,该激光棒获得了36.9 mJ的输出;当LD泵浦功率为1 w时,输出273 mW的1.06 μm波长激光,激光阈值为160 mW,光-光转换效率为27.3%,斜效率为34%.     

近化学计量比Mn:Fe:LiNbO3晶体的生长及其光学性能

采用助熔剂提拉法,从掺入0.1%(摩尔分数)Fe2O3,0.2% MnO和11.2% K2CO3的同成分LiNbO3熔体中生长出高质量近化学计量比Mn:Fe:LiNbO3晶体.采用提拉法生长了相同掺杂的同成分晶体.与同成分晶体相比较,近化学计量比晶体的紫外吸收发生紫移,红外吸收变窄.利用二波耦合光路测试了晶体的衍射效率、增益系数和响应时间.结果显示:近化学计量比晶体的增益系数和衍射效率分别达到25 cm-1和68.3%,响应时间为亚秒级.     

Nd:GGG晶体生长、光谱性能及激光性能

采用提拉法生长掺钕钆镓石榴石(neodymium-doped gadolinium gallium garnet, Nd: GGG)激光晶体,选择最佳工艺参数:提拉速率为2～4mm/h:转速为20～40r/min;冷却速率为20℃/h.测试了晶体的吸收和荧光光谱,结果表明:主吸收峰位于808nm,主发射峰位于9430cm-1,对应于Nd3 的4F3/1-4I11/2跃迁.对晶体样品进行了激光性能测试.结果表明:当泵浦功率为900mW时,对泵浦光的吸收效率为85%,激光输出波长约为1μm,激光输出功率为305mW,激光阈值功率为380mW,光-光转换效率达57.8%,斜效率达57.6%.     

玻璃组成对Li_2O–Al_2O_3–SiO_2微晶玻璃热膨胀系数的影响(英文)

通过传统熔融法制备了具有低膨胀系数的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃.利用扫描电镜、X射线衍射、差热分折及热膨胀系数测定等分 析手段,研究了玻璃组成中Li2O,Al2O3,SiO2的含量对微晶玻璃热膨胀系数的影响.结果表明:在标准样品的基础上,Li2O的含量对热膨胀系数影 响很大:Li2O的含量提高,由于形成β-锂辉石,微晶玻璃的结晶程度增加与晶粒尺寸增大,导致热膨胀系数增大.与此相比较,Al2O3和SiO2成分 的变化对膨胀系数的影响较小.当玻璃组成(质量分数,下同)为4%～6%Li2O,16%~18%Al203,66%~68%Si02时,Li2O-Al2Oy-SiO2玻璃的膨胀 系数为-1.5～1.5×10-7/℃(0~700℃)