提拉生长氧化物晶体时界面的不稳定性(节译)

从静止坩埚的熔体中提拉生长旋转的氧化物品体时,已观察到界面不稳定性的一种有趣类型.晶体直径恒定而增大晶转速度时,观察到界面形状相对于熔体突然从凸形变成稍凹的形状.如果拉晶是自动控制的,即单位时间的结晶重量恒定,那末晶体直径就会出现突然的变化.     

用直拉法生长PbMoO_4晶体时的液流转换及对晶体完整性的影响

在不同的生长条件下进行了钼酸铅(PbMoO_4)晶体生长实验,研究了生长条件与固液界面附近液流状态的关系,以及液流状态对界面形状和晶体完整性的影响.实验表明PbMoO_4晶体生长过程中,界面形状经历了从凸到凹再凸的变化.这些变化是受固液界面附近液流状态的转换支配的.在等径生长过程中,固液界面附近的液流发生了从强迫对流占优势向自然对流占优势转换的现象.我们认为,这一现象是当格拉索夫数Gr随着液面下降熔体径向温差增加而增加到超过某一临界Gr数时产生的.液流的这一转换使得界面中心部位的生长速度迅速增加,产生了组分过冷或气泡、固体包裹物的集聚.我们利用增大熔体的径向温差并降低晶体的转数来降低强迫对流的强度,有效地抑制了固液界面附近液流转换,从而避免了上述缺陷的产生,提高了晶体完整性.研究表明维持生长过程中固液界面附近液流状态的稳定性是生长完整晶体的重要条件.     

电子工业部第十一研究所1983年部分科研报告摘要

激光晶体ф25～30mm优质Nd:YAG 单晶生长技术研究姜腾雨(执笔) 本文介绍生长较大尺寸优质Nd:YAG单晶所需温场的研究结果,并据此确立液面附近两侧温度梯度。带有后热器的加热装置配以合适的生长参数可长出ф32.5～35×100mm的Nd:YAG单晶,经光学检查可选切出ф9×75mm的干涉条纹≤0.5 条/in,消光比30.2dB的无散射颗粒的激光棒。本文还介绍了实现平界面生长Nd:YAG单晶的实验结果和生长较大尺寸Nd:YAG晶     

Nd:YAG晶体光学均匀性的研究

因为用提拉法,采用凸界面和中频感应加热生长大段(>100毫米)基本无散射颗粒的晶体已不成问题,目前的主要矛盾乃光学均匀性,它直接影响晶体质量。据观察,决定光学均匀性的最基本原因在于掺质Nd的分布,尤其是其径向分布。所以改进现行的工艺条件以改善Nd径向分布的均匀性是为第三代Nd:YAG晶体激光器提供合适的单模运转激光棒的重要步骤。经过对大量晶体样品的观察与实验,我们认为影响Nd径向     

直径φ80 mm Nd:YAG晶体提拉法生长研究

采用中频感应加热提拉法(Cz)生长晶体,研究了直径φ80 mm Nd:YAG晶体生长的设备条件、温场装置和生长参量,对长晶过程中出现的放肩和转肩阶段晶体开裂原因进行了分析,并采取了相应的改进措施,获得了直径φ80 mm等径长度200mm质量良好的Nd:YAG晶体.     

偏振与晶体方向对掺钕铝酸钇激光性能的影响

最近以来的一个变化是,对钕的基质材料的兴趣,已从钇铝石榴石(YAG)转移到了铝酸钇(YAP)。这两种材料的主要差异为,YAG是立方晶体,光学上为各向同性;而YAP为斜方的双光轴晶体。YAP的各向异性这一特征颇值得注意,因其波长、偏振和输出能量为结晶取向的函数。这个特点是非常突出的,它可以通过适当选择棒的取向而达到最佳的激光性能。作者研究了作为晶体方向函数的Nd:YAP光谱的偏振特性。由于Nd在YAP内的晶格对称性为Cs,     

Nd:YAG单晶应力的测量方法

一用引上法生长的Nd:YAG晶体,或多或少都存在着一定的应力。这些应力会引起应力双折射,影响光学质量的均匀性。特别对调Q及基模运转的激光器件是很有害的。所以开展应力的定量测试很有必要;对评定晶体的光学质量及改进单晶生长有一定的参考价值。本文用实验的方法测定Nd:YAG晶体的     

10cm VGF法GaAs单晶生长过程中热应力的数值模拟

采用数值模拟技术模拟了10cm(4 in)VOF法GaAs单晶生长过程中的温场分布、固液界面形貌以及热应力分布.推导得到了固液界面形状与轴向温度梯度和径向温度梯度之间的关系,定义了一个固液界面形状函数,用以表征固液界面偏离度.固液界面偏离度可定义为晶体边缘和晶体中心轴向位置的差值.计算得到固液界面凹(凸)度的临界值,小于该值时,固液界面附近的热应力低于临界分解剪切应力(CRSS).模拟计算了两个时刻的晶体中的热应力分布:当偏离度大于临界值时,晶体中的热应力大于CRSS,反之,晶体中的热应力小于CRSS,验证了理论推导的结果.     

用热交换法由熔体生长Nd:Y_3Al_5O_(12)(Nd:YAG)

用热交换法生长出纯的和掺Nd的Y_3Al_5O_(12)(YAG和Nd:YAG)单晶,重量为2180克,直径为7.62厘米。为得到平的固-液生长界面以避免小晶面生长,需要改进炉子。掺0.6～0.8％(原子)Nd的晶体,其体积的90％以上无散射中心,而掺1.1％(原子)Nd的晶体,其体积的50％无散射中心。这些散射中心包括空隙和YAlO_3或Al_2O_3,它们与熔体组分有关。从采用热交换法生长的掺0.6～0.8％(原子)Nd的晶体制成3×30毫米的激光棒,其荧光寿命为254±2.5微秒。     

双波长晶体激光器

本文介绍了烈波长晶体激光器的概况, 重点描述了我们在双波长晶体激光器方面的研究工作。这些工作如下:建立了多波长激光器的振荡条件, 用它分析、比较了Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:BEL和Nd:YAlO3(Nd:YAP)等晶体实现4F3/2-4I11/2和4F3/2-4I13/2跃迁双波长激光的可能性, 分析表明上述晶体均能实现脉冲双波长激光.但只有Nd:YAP晶体能实现连续双波长激光运转。根据这判断, 我们利用Nd:YAP晶体, 首次获得了晶体双波长连续激光, l079.5 nm和1341.4 nm输出功率分别选23.9 W和25.4 W。并研制成Nd:YAG和大能黄Nd:YAP双波长激光器 实验表明, 这二种激光器中二个波长的输出具有较好的时间和空间的重叠性 此外, 我们还研制成1655 nm和1663 nm双渡长及271l nm, 2730 nm和2790 nm三波长Er:YAP脉冲激光器。     

InSb晶体生长固液界面控制技术研究

在固液界面控制方面,对Si等成熟半导体的研究较多,而对锑化铟(InSb)材料的研究极少。对InSb晶体等径段生长过程中晶体拉速、转速和坩埚转速对固液界面形状的影响进行了模拟分析以及实际的晶体生长实验。结果表明,这三个生长参数对固液界面形状的平稳控制具有一定的效果。获得了平稳固液界面控制方法,为后续生长更低位错密度、更均匀径向电学参数分布的InSb材料打下了基础。     

Nd~(3+):YAP晶体光学均匀性的改进

用引上法生长的掺杂氧化物晶体,通常都具有核心的缺陷.由于核心中杂质的浓度较高,而引起的化学应力直接影响了材料的光学均匀性.关于核心形成的机理及其消除方法已有人从理论和生长工艺上进行了探讨,其中[5,6]对Nd~(3+):YAG和GGG晶体中核心的研究较为详细.关于Nd~(3+):YAP晶体中的核心,M.J.Weber及P.Korozk等人有一些简单的介绍,至于核心对材料光学均匀性的影响及在生长工艺上的消除都还未见有报导.消除核心对获取大直径光学均匀的Nd~(3+):YAP激光棒也有一定的实际意义,本文介绍了生长b轴Nd~(3+):YAP晶体的热场条件以及在消除b轴、c轴晶体中的核心,改善Nd~(3+):YAP晶体光学均匀性时得到的一些实验结果.     

专利与文献

一、激光器件 3001 用Bridgman-Stockarger法生长的Nd:YAG晶体的光学质量和激光特性 Optical quality and laser characteristics of Nd:YAG crystals grown by th Bridgman-Stockbarger method, D. Petrova, J. Crys. Growth,1990, Vol. 99, pp. 841-844. 研究了用Bridgman-Stockarger法生长的Nd:YAG晶体的干涉图,极谱图和E_(our)|E_p关系,所得数据表明:这种晶体具有优良激光棒的特性。[义]     

首届全国Nd:YAG激光晶体质量评比会

我国Nd:YAG激光晶体的研制工作始于1965年。70年代初期研制成提拉法生长的掺钕钇铝石榴石晶体,经不断改进光学质量和增大尺寸,80年代初期已能研制出系列化产品,并可向国外出口,目前研制单位约十几个,产值达到数百万元。在有一定规模和一定数量的情况下,产品的质量成为各研制单位十分关注的问题,为了相互交流技术,曾在全国组织过多次不同规模的学术交流会,1982年前曾对产品质量作过两次全国性的统一测试,为全国性的YAG晶体质量评比打下了基础。为此,国家科委新技术局委托电子部激光专业情报网与电子部11所主办首届全国Nd:YAG激光晶     

专利与文献

一、激光器件 7001激光晶体完整性 Perfection of laser crystals, Deng Peihen,Proe. Inter, Conf on Lasers＇85, 1986, pp. 452-459. 已观察到Nd:YAG激光晶体中缀饰位错,详细研究了该晶体的不完整性对激光性能的影响。根据上述结果和改进生长工艺,用提拉法可生长出优质Nd:YAG晶体。也可用X射线形貌学描绘和研究红宝石和BeAl_2O_4:Cr晶体中的缺陷。〔义〕 7002 用直拉法生长晶体时固液界面附近的应力 Stresses near the solid-liquid interface during the growth of a Czochralski crystal, J.C.Lambr opoulos, J. of Crystal Growth, 1987, Vol. 80,NO. 2, p. 245. 本文介绍的数值计算和分析法,可用于计算采用     

垂直Bridgman法生长碲锌镉晶体的数值模拟分析

利用FIDAP数值软件,详细地模拟分析了垂直Bridgman法生长碲锌镉晶体过程,讨论了碲锌镉材料潜热释放及熔体对流对安瓿边界的温场分布的影响,分析了5 K/cm、10 K/cm、15 K/cm三种不同温度梯度条件对固液界面的影响.结果表明:在所采用的模型计算条件下,潜热释放及熔体对流对安瓿边界的温场分布有很小的影响;在生长初期和末期,固液界面变化比较剧烈;随着温度梯度的加大,在生长中期,界面凹向固态区的趋势减小,界面凹向液态区的趋势加大.     

用热交换法融熔生长Nd:Y3Al5O12(Nd:YAG)

采用热交换法(The Heat Exchanger Method,简称HEM)已生长出重2180g,直径为7.62cm的纯的和掺Nd的Y3AlsO12(YAG和Nd:YAG)单晶。要达到所需的固液生长界面,必须改进炉子才能避免晶体小面生长。掺0.6～0.8原子%Nd时,晶体体积的90%以上无散射中心,当掺1.1原子%Nd时,晶体体积50%无散射中心,这些散射中心包括空隙和取决于熔体组分而定的YAIO3或AI2O3。由热交换法生长的按0.6～0.8原子%Nd的晶体所制得3×30mm的激光棒,其萤光寿命为254±2.5微秒。     

温梯法生长优质Nd:YAG晶体

随着Nd:YAG晶体的广泛应用,要求晶体具有良好的光学均匀性,合适的钕浓度和一定的尺寸,而片状激光放大器要求提供大直径的片状Nd:YAG晶体。 目前Nd:YAG激光器件所用的晶体捧主要从引上法生长的晶体毛坯中获得,但由于引上法工艺条件的限制,难以获得直径大而均匀性好的晶体。     

优质大尺寸Nd:YAG单晶的生长

1.引言Nd:YAG棒的激光性能取决于它的光学均匀性、掺杂浓度及其均匀性。目前,国内外关于Nd:YAG的生长虽然已由实验室转到工业生产,但其光学质量仍是国内外科技人员共同关心的问题。提拉法生长大尺寸Nd:YAG单晶早被国内外人们所重视。1971年已报导感应加热提拉法生长出φ40×200mm Nd:YAG,资料介绍了用4.5×4.5in的铱坩埚生长出φ49.3mm的Nd:YAG;美国φ75mm的Nd:YAG已投入生产。近悉φ80mm以上的Nd:YAG已问世。从事Nd:YAG单晶生长的伯尔特博士说,大直径Nd:YAG晶体生长是从φ30mm开始研究,进而生长φ40mm,φ50mm的晶体。     

LEC法GaSb晶体生长数值模拟研究

采用有限元模拟软件对液封直拉(LEC)法生长锑化镓晶体过程进行计算机建模。模拟分析了晶体旋转、坩埚旋转及隔热屏等因素对GaSb固-液界面形貌的影响。结果表明,晶体旋转与坩埚旋转分别具有促使凸向熔体的固-液界面曲率减小及增大的作用,且同等转速条件下,坩埚旋转对固-液界面形貌影响更大。此外,减小放肩角度、去除炉体上部的隔热屏等措施,均具有使凸向熔体的固-液界面曲率降低的作用。而使用液封剂使凸向熔体的固-液界面曲率增大。坩埚在加热器中存在某一位置,使熔体内部轴向梯度最大。炉膛内氩气流速最剧烈部位为保温罩与拉晶杆间的区域,Ar气对流导致上炉膛温度提高,并降低熔体表面温度约8℃。