采用改进的温梯法生长氟化钙晶体

对现有的晶体生长温梯法进行改进,将炉内温场分为坩埚底部温度高于坩埚顶部温度的化料区和坩埚底部温度低于坩埚顶部温度的温梯生长区两部分.通过对坩埚相对于温场位置的控制,获得适宜进行熔体均一化和晶体生长条件.生长了尺寸为φ135 mm×150 mm氟化钙(CaF2)晶体,生长的CaF2晶体质量较好,位错密度＜330/mm2,从190 nm到9000 nm透过良好,紫外200 nm处和红外9 μm处透过率可达80%以上.     

大尺寸氟化钙单晶的光谱特性

采用坩埚下降法成功生长了φ100 mm CaF2晶体,研究了不同条件生长单晶的缺陷和光谱性能.结果表明:当晶体生长过程中引入水等含氧杂质时,所生长的晶体不仅在1 500 nm附近产生非常宽的OH-两倍振动吸收带,而且在可见-紫外波段也形成强烈的色心吸收带.同时,杂质离子Ce3 的存在也导致晶体出现306 nm的吸收带.     

多孔体坩埚生长氟化钙晶体

采用独特设计的多孔体坩埚和自行设计的晶体生长炉,在真空条件下,用Bridgman-Stockbarger法生长出了CaF₂光学晶体。在真空度低于3×10^-3 Pa,生长区中心轴温度梯度为1.8~2.5 ℃/mm,径向梯度＜0.5 ℃/mm,生长速率为3~4 mm/h,初退火降温速率控制在20 ℃/h以下的生长条件下,进行熔料、氟化去氧、均一化熔体、控速生长及初退火,一炉次生长了七根57 mm×190 mm的CaF₂光学晶体,并进行了性能分析。结果表明,生长出的晶体透带宽,从紫外190 nm到红外9 000 nm均有良好的透过率,190 nm处透过率可达81%,9 000 nm处透过率可达83%,单晶率可达80%,位错密度达30/mm²。使用本文提出的设备和工艺,提高了CaF₂晶体的单晶率,降低了使用损耗,可实现中小尺寸CaF₂晶体的规模化生产。     

CaF2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。