摻Sm3+KTP晶體的生長(zhǎng)、性能研究及激光誘導(dǎo)KTP玻璃微晶的探索.pdf

1、磷酸鈦氧鉀(KTiOPO4或KTP)晶體是一種性能優(yōu)良的非線性光學(xué)晶體材料,被譽(yù)為非線性光學(xué)晶體中的“全能冠軍”,作為1064～532nm激光倍頻的晶體材料,被廣泛應(yīng)用于中小功率Nd:YAG和Nd:YVO4激光器,此外,KTP晶體也常用于制作光學(xué)參量振蕩、混頻和光學(xué)波導(dǎo)等元器件。KTP晶體具有非常大的非線性光學(xué)系數(shù),熱導(dǎo)率高,失配度小及小的走離角,不潮解,化學(xué)機(jī)械性能穩(wěn)定。
　　有關(guān)KTP晶體生長(zhǎng)工藝的研究也已極為成熟,但其在實(shí)際

2、應(yīng)用中仍存在諸多缺陷。
　　其中,C電導(dǎo)率較高限制其在電光方面的應(yīng)用的問(wèn)題較為突出,科學(xué)家對(duì)于影響KTP晶體電導(dǎo)率的因素做了大量研究,對(duì)高溫溶液法生長(zhǎng)的KTP晶體電導(dǎo)率較高的原因做出了解釋,指出KTP晶體電導(dǎo)率之所以高是因?yàn)榫w在高溫溶液生長(zhǎng)過(guò)程中造成了O2-的缺失從而導(dǎo)致了K+離子的空位,進(jìn)一步導(dǎo)致高電導(dǎo)率的產(chǎn)生,實(shí)驗(yàn)表明高溫溶液法生長(zhǎng)的KTP晶體的電導(dǎo)率比水熱法生長(zhǎng)KTP晶體電導(dǎo)率高出2-3個(gè)數(shù)量級(jí)?？茖W(xué)家通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)來(lái)降低K

3、TP晶體電導(dǎo)率,結(jié)果表明摻雜是降低KTP晶體電導(dǎo)率的一種重要方式。對(duì)于KTP晶體的摻雜工作可謂是不計(jì)其數(shù),但是在稀土摻雜領(lǐng)域所做工作相對(duì)較少,稀土元素對(duì)于KTP晶體電導(dǎo)率的降低是否有所幫助,其在影響電導(dǎo)率的同時(shí)對(duì)KTP晶體的其它性質(zhì)的影響有何規(guī)律,需要展開進(jìn)一步的工作。
　　其次,人類社會(huì)發(fā)展對(duì)功能器件微型化的要求也是在與日俱增的,而玻璃的結(jié)晶化對(duì)于這一要求的滿足是必不可少的。玻璃通常具有高透明度、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定以及容易鑄造成型的特

4、點(diǎn),這使它在光通信和光信息處理領(lǐng)域可以作為一個(gè)完整的光無(wú)源器件。而結(jié)晶化的玻璃又具有了晶體通常具有一些非線性光學(xué)性質(zhì)。結(jié)晶化的玻璃可用作激光基質(zhì)、可調(diào)波導(dǎo)、可調(diào)光纖的潛力材料。而玻璃由于其長(zhǎng)程無(wú)序、短程有序的原子排布方式,引起的熱力學(xué)上的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu),提供了某些玻璃具有向穩(wěn)態(tài)的晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的可能。
　　這些優(yōu)良的特性,使人們對(duì)在玻璃內(nèi)誘導(dǎo)結(jié)晶的工作產(chǎn)生了濃厚的興趣。然而,尋找何種手段,對(duì)那些與晶體具有相同化學(xué)組成玻璃材料進(jìn)行微米或納

5、米尺度的加工,使材料具有晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),從而促使晶體在微觀尺寸得到廣泛的應(yīng)用,適應(yīng)科技發(fā)展對(duì)光學(xué)器件微型化發(fā)展的要求,則成為誘導(dǎo)玻璃結(jié)晶這項(xiàng)工作的重中之重。激光作為20世紀(jì)的新能源,具有能量密度大的特點(diǎn),因此在實(shí)現(xiàn)玻璃結(jié)晶的過(guò)程中被看做是最為優(yōu)先使用的手段。本文對(duì)于KTP晶體的研究包括兩方面內(nèi)容:
　　1.用高溫溶液法生長(zhǎng)摻Sm的KTP晶體,并分析、研究摻Sm對(duì)于KTP晶體性質(zhì)的影響。
　　本文采用高溫溶液緩慢降溫的方式進(jìn)

6、行了Sm3+摻雜的KTP晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn),得到了KTP晶體,按要求對(duì)晶體定向切割加工,在交流條件下對(duì)晶體的電導(dǎo)率進(jìn)行了測(cè)定,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Sm3+的引入有助于降低KTP晶體的電導(dǎo)率;同時(shí)對(duì)Sm:KTP晶體的透過(guò)光譜及倍頻性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果表明Sm3+對(duì)KTP晶體的非線性光學(xué)性質(zhì)沒有存在明顯影響。
　　2.制備KTP玻璃,表征玻璃的性質(zhì),對(duì)于激光誘導(dǎo)KTP玻璃微晶的可行性做出分析。
　　根據(jù)生長(zhǎng)KTP晶體的配比,經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn),我們