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《幾種稀土硼酸鹽、釩酸鹽光學(xué)晶體的生長(zhǎng)及性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、山東大學(xué)博士學(xué)位論文摘要近年來(lái)，激光二極管(LD)泵浦的固體激光器得到了迅速發(fā)展，在現(xiàn)代技術(shù)中，它們扮演著越來(lái)越重要的角色。其中，微小型固體激光器因具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、輸出穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)和成本低等優(yōu)點(diǎn)，在光信息存儲(chǔ)、光纖通訊、海底探測(cè)、激光打印、醫(yī)療等領(lǐng)域中擁有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，探索更多更適合制作這種微小型激光器的光學(xué)晶體成為了材料領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。RCOB(R為稀土元素)和Nd：GdV04等系列晶體就是在此背景下涌現(xiàn)出來(lái)具有應(yīng)用前景的多功能光學(xué)晶體。其中，RCOB作為一類新型的稀土硼
2、酸鹽晶體，具有透光波段寬、相位匹配范圍大、光損傷閩值高、不潮解，以及生長(zhǎng)速度快，易獲得高質(zhì)量的單晶等特點(diǎn)，因而具有實(shí)際應(yīng)用前景。Nd：GdVO。晶體，則具有優(yōu)良的激光、物理和化學(xué)性質(zhì)，且熱學(xué)性能明顯優(yōu)于Nd：YV04晶體，在中高功率LD泵浦的激光系統(tǒng)中，顯示出廣闊的應(yīng)用前景，是理想的激光材料。鑒于這些優(yōu)勢(shì)，該系列晶體逐漸引起了人們的關(guān)注。本論文對(duì)RCOB、GdV04系列晶體的生長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)、缺陷及性質(zhì)(基本物理性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì))進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并探索了其應(yīng)用，主要包括以下幾方面工作：一、晶體生長(zhǎng)通過(guò)控制合適的工藝參數(shù)，采
3、用熔體提拉法(Czochralski)，生長(zhǎng)出了大尺寸、高質(zhì)量的RCOB系列單晶及Nd：GdV04單晶，并對(duì)晶體的形貌進(jìn)行了分析。首次報(bào)道了LaCOB晶體的生長(zhǎng)和基本性質(zhì)。由于晶體生長(zhǎng)是一個(gè)復(fù)雜的物理一化學(xué)過(guò)程，我們結(jié)合晶體生長(zhǎng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)，系統(tǒng)討論了在生長(zhǎng)過(guò)程中影響晶體生長(zhǎng)和晶體質(zhì)量的主要因素。其中，建立合理的溫場(chǎng)是生長(zhǎng)優(yōu)質(zhì)單晶的前提；控制合適的生長(zhǎng)工藝參數(shù)是晶體生長(zhǎng)的關(guān)鍵；選用優(yōu)質(zhì)籽晶，采用最佳生長(zhǎng)方向、消除外界因素的影響，減少分凝效應(yīng)以及避免組分過(guò)冷是提高晶體質(zhì)量的保證。同時(shí)針對(duì)不同因素的產(chǎn)生原因和影響特點(diǎn)，
4、提出了相應(yīng)的解決方法。二、晶體結(jié)構(gòu)與缺陷利用X射線法(粉末X射線衍射法和單晶x射線衍射法)，結(jié)合拉曼散射，研究了RCOB和Nd：GdV04晶體的基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，測(cè)量了晶體的晶胞參數(shù)。其中，RCOB系列晶體的結(jié)構(gòu)基本相同，屬單斜晶系，點(diǎn)群為ITI，空間群為Cm。Nd：GdV04晶體屬I摘要于四方晶系，點(diǎn)群為4／mmm，空間群為14l／amd。測(cè)量了RCOB系列晶體在不同幾何配置下的拉曼譜，探討了拉曼散射與結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，指出了晶體非線性的主要起源。通過(guò)比較該系列晶體的拉曼譜，分析了稀土元素對(duì)拉曼譜的影響。采用同步輻射白
5、光貌相術(shù)，結(jié)合光學(xué)顯微術(shù)和其他分析技術(shù)，對(duì)RCOB及Nd：GdV04晶體的缺陷進(jìn)行了系統(tǒng)的觀測(cè)和研究，并結(jié)合晶體生長(zhǎng)探討了缺陷的形成機(jī)制，為生長(zhǎng)優(yōu)質(zhì)晶體提供了依據(jù)。其中，在RCOB系列晶體中容易產(chǎn)生的生長(zhǎng)缺陷主要有：包裹體、生長(zhǎng)條紋、小角晶界和生長(zhǎng)位錯(cuò)：在Nd：GdV04晶體中容易產(chǎn)生的缺陷主要有開(kāi)裂、包裹物、小角晶界，位錯(cuò)等。這些缺陷的存在嚴(yán)重影響了晶體的完整性。我們根據(jù)晶體的缺陷研究結(jié)果，針對(duì)這些缺陷的形成機(jī)制，采取了相應(yīng)措旎，不斷加強(qiáng)生長(zhǎng)工藝條件的完善和控制，有效地減少或消除了晶體中的這些缺陷。三、晶體的基本性
6、質(zhì)通過(guò)測(cè)量RCOB和Nd：GdV04晶體的線性光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和電光性質(zhì)，討論了這些基本物理性質(zhì)對(duì)晶體生長(zhǎng)和應(yīng)用的影響。為探討晶體的光學(xué)應(yīng)用，首先研究了RCOB、Nd：GdVO。系列晶體的透過(guò)、吸收特性。利用x射線定向儀結(jié)合偏光顯微鏡，對(duì)LaCOB等晶體進(jìn)行了定向．確定了折射率主軸與結(jié)晶學(xué)軸之間的關(guān)系，并用V棱鏡法測(cè)量了LaCOB等晶體的主軸折射率，擬合了折射率色散方程。另外，利用晶體學(xué)和空間幾何知識(shí)，為低對(duì)稱性晶體的定向加工提供了可靠的方法，并通過(guò)極射投影，為晶體加工提供了直觀的圖形化模型。測(cè)量了LaCOB和Nd：
7、GdV04晶體的熔點(diǎn)、熱膨脹、比熱等熱學(xué)性質(zhì)，并結(jié)合晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了熱學(xué)性能對(duì)晶體生長(zhǎng)和光學(xué)應(yīng)用的影響。由于介電常數(shù)不僅能夠反映介質(zhì)電極化行為，還可以反映物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化情況。因此，我們測(cè)量了RCOB晶體的介電常數(shù)，并測(cè)定介電常數(shù)隨溫度的變化曲線，結(jié)合差熱分析，討論了晶體的熱穩(wěn)定性。另外，為探索RCOB晶體在電光效應(yīng)方面的應(yīng)用．我們采用干涉法測(cè)量了RCOB晶體的電光系數(shù)。四、晶體的光學(xué)性能與應(yīng)用將激光光譜學(xué)和激光實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，利用稀土光譜理論(Judd—Ofelt理論和晶體中能量傳遞理論)，系統(tǒng)研究了Nd：GdV0
8、4及不同稀土離子摻雜的RCOB晶體的光譜特性，預(yù)測(cè)了晶體的激光性能。并對(duì)部分光譜性能優(yōu)良的晶體，結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了激光性能測(cè)試，初步探討了應(yīng)用前景。其中，Dy：YCOB晶體因具有優(yōu)良的光譜性能和黃光Jl山東大學(xué)博士學(xué)位論文特性(4F9，2能級(jí)的熒光壽命長(zhǎng)，且4F9，2—6H13／2通道的熒光分支比達(dá)到65％)，有可能實(shí)現(xiàn)585nm處黃色激光輸
