大尺寸高质量三硼酸铋单晶生长及其频率转换

借助于顶端籽晶溶液法,采用[110]和[111]方向籽晶生长了大尺寸高质量三硼酸铋(BiB_3O_6,BIBO)单晶,尺寸为30mm×30mm×40mm,最大晶体质量接近100g。用X射线衍射和偏光显微镜确定折射率主轴方向与结晶轴方向x//b,(y,c)=47.2°,(z,a)=31.6°。根据折射率色散方程计算了位相匹配方向,实验确定1064 nm激光倍频方向(168.9,°90°),三倍频方向(146.4°,90。),946 nm激光的倍频方向(161.9°,90°)。以2.4 mm和6 mm长BIBO晶体实现了1064 nm激光的倍频和三倍频,效率分别为67.7％和39.5％(10 Hz,35 ps);以5 mm长的BIBO晶体分别在钛宝石激光器和LD泵浦Nd:YAG准连续激光器实现了946 nm到473 nm的激光输出,总效率分别为5.2％和4.8％,后者采用10 mm的LBO晶体作对比,其总效率为2.7％。讨论了晶体生长中遇到的主要问题及其解决办法,并指出BIBO的抗光损伤阈值是值得重视的问题。     

分凝对0.80Na_(1/2)Bi_(1/2)TiO_3-0.20BaTiO_3铁电单晶电学性能的影响

采用坩埚下降法生长了尺寸为φ12mm×70mm的0.80Na1/2Bi1/2TiO3-0.20BaTiO3(0.80NBT-0.20BT)无铅铁电单晶.通过X射线荧光分析研究了晶体中的分凝现象.结果表明:该单晶沿其纵向生长方向由项部至底部,BaTiO3(BT)含量逐渐增加,晶体棒底部BT含量为32.15%(摩尔分数,下同),而顶部BT含量为14.26%.XRD分析表明:室温下晶体棒为四方相钙钛矿结构.随着BT含量增加,室温下晶体[001]方向的介电常数减小,去极化温度升高.位于晶体棒中间部位的晶体样品0.81NBT-0.19BT的压电性能最佳,室温下该样品在[001]方向的电学性能指标分别为:压电系数d33=158 pC/N,机电耦合系数kt=0.463.     

染色掺杂KDP晶体致色机理研究

利用水溶法生长了二甲基橙染色KDP单晶体,通过调整pH值在4.1,晶体Z轴垂直于底板,高温生长区与低温生长区所需降温速率分别为0.1℃/30 min和0.1℃/20min,能够生长透明度较好、尺寸为130 mm×25 mm×18mm 的粉红色KDP单晶体.实验结果表明:pH指明显影响晶体的外观质量,红外光谱分析表明引起晶体呈色与二甲酚橙中的CH3和CH2有关,退火处理的激发和发射光谱表明,100℃退火处理有助于晶体的颜色均一性.     

BaAlBO3F2晶体的生长与形貌

以NaF为助熔剂,BaAlBO3F2和NaF摩尔比为11.5,采用熔盐籽晶生长方法,沿[001]方向生长出尺寸为18 mm×18 mm×12 mm的BaAlBO3F2(BABF)晶体.晶体生长参数降温速率为2～4℃/d,晶体旋转速率为15 r/min.研究了BABF晶体的生长形貌,BABF晶体生长过程中,呈现出(001)和(100)晶面.测试了BABF的粉末倍频效应,其倍频系数约为KDP晶体倍频系数的0.8倍.室温下测试了BABF晶体的显微硬度,其(001)面与(100)面显微硬度分别为10.99 GPa和8.137 GPa.     

KTiOAsO_4晶体的水热法生长

文章报道了水热法生长KTiOAsO4晶体的结果,结果表明,以KH2AsO4和TiO2为培养原料,2mol/L KF为矿化剂,生长出了尺寸可达19×20×12mm3（a×b×c）的KTA晶体,晶体沿（011）方向的生长速度为0.10mm/d,晶体的透过率测试结果表明：晶体在450nm~2500nm波段内透过率60%以上。     

铒镱共掺钨酸钆钾激光晶体生长、结构及光谱特性

采用顶部籽晶提拉法生长出铒镱共掺钨酸钆钾[Er3 :Yb3 :KGd(WO4)2,Er:Yb:KGW]激光晶体.这种晶体的最佳生长工艺参数为:转速为10～15 r/min,提拉速率为1～2mm/d,降温速率为0.05～0.1℃/h,生长周期为10～15d.X射线衍射分析表明,所生长的晶体为β-Er:Yb:KGW.经热重-差热分析确定:晶体的熔点为1 079℃,相转变温度为1 024℃.测量晶体的红外及Raman光谱,并对峰值及相应的原子基团振动进行了归属.晶体样品的吸收光谱显示:在380,523,935 nm和981 nm处存在较强的吸收峰,主峰981 nm处的吸收截面积为3.35×10-20 cm2.分别在488 nm和980 nm波长光激发下,均可以产生较强的1.53 μm对人眼安全的激光,表明Yb3 对Er3 具有敏化作用,既提高了对泵浦光的吸收效率,又降低了激光振荡阈值.     

高温闪烁晶体Ce:YAlO3开裂现象的分析

对提拉法生长的Ce;YAIO3(简称为Ce：YAP)晶体的开裂现象进行了研究,认为引起开裂的主要内在因素是YAP晶体热膨胀系数的各向异性。研究了Ce：YAP晶体的[010],[101],[121]等几个主要方向在30～800℃范围内的热膨胀系数曲线。结果表明：沿[010]和[101]方向的膨胀系数相差最大。通过对晶体中热应力分布的计算,得出晶棱显露处为应力集中点,指出晶体容易产生开裂的方向是[010]和[101]。通过对晶体的显微形貌观察发现,晶体中存在微裂纹。晶体的各向异性热膨胀系数,晶体生长过程中大的温度梯度以及快的降温速率等是Ce：YAP晶体产生开裂的主要原因。     

ZrO2对无碱铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响

以SiO2-Al2O3-B2O3-RO(R=Mg、Ca、Sr)系统为基础玻璃组成,采用传统的高温熔融法制备了无碱铝硼硅酸盐玻璃.主要研究了ZrO2含量对玻璃结构、密度、热膨胀系数、低温黏度特征点、硬度以及光透过率的影响.结果表明:随着ZrO2含量从0mol％增加到5mol％,玻璃结构中的部分[BO4]向[BO3]转化,且非桥氧键增加;玻璃密度从2.39 g/cm3呈线性增大到2.52 g/cm3;热膨胀系数先减小后增大,在3mol％时达到极小值,但变化幅度不大,在28.0～31.5×10-7/℃之间;低温黏度特征点呈升高的趋势,其中应变点由666℃提高到689℃;硬度先升高后降低,在4mol％时达到极大值为718 kgf/mm2;在波长λ=550 nm处的光透过率均在87.0％以上.     

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.     

RMI法制备C/C-SiC炭陶复合材料的热学性能研究

以针刺网胎无纬布为预制体,采用压力浸渍树脂/炭化工艺结合反应熔体浸渗法(RMI)快速制备C/C-SiC炭陶复合材料。研究了炭陶复合材料在室温~800℃时的热扩散系数、比热容和导热系数等热学性能参数和在室温~1 000℃时的热膨胀系数。结果表明:x-y向(平面方向)和z向(厚度方向)的比热容和热膨胀系数呈非线性增大,而热扩散系数和导热系数则呈非线性降低;x-y向的热扩散系数及导热系数明显大于z向,表明炭陶材料呈各向异性;1 000℃时x-y向平均热膨胀系数为1.506×10~(-6)/℃,低于z向的平均热膨胀系数(3.666×10~(-6)/℃)。     

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。     

大尺寸Ga/Sc共掺ZnO晶体的水热法生长及光的吸收特性

文章报道了水热法生长Ga/Sc共掺ZnO晶体的结果。实验以ZnO陶瓷烧结块为培养料,以4mol/LKOH+1mol/L LiOH+5mlH_2O_2作为矿化剂,溶液中加入定量的Ga_2O_3和Sc_2O_3粉末,在尺寸为Φ70×1100mm高压釜中,在溶解温度T=380℃～400℃,结晶温度T=360℃～380℃的条件下,采用温差水热法生长出了尺寸为50×35×5.6(c轴方向)mm~3的Ga/Sc共掺ZnO单晶体。采用ICP-MS测试了晶体中Ga和Sc元素的含量。利用分光光度计测试了晶体的吸收率,从400nm波长开始,随着波长的增大,Ga/Sc共掺ZnO晶体的吸收率比纯ZnO晶体高。比较了不同温差条件下c轴方向的生长速度,确定了合适的水热法晶体生长的温差条件。     

垂直梯度凝固法生长PbWO4∶（F,Y）晶体的光学性能（英文）

采用垂直梯度凝固法成功生长出直径为27mm、长为110mm,具有可控形状和形态的F-和Y3+共掺钨酸铅[PbWO4∶(F,Y)]晶体。通过透射光谱、荧光光谱、光产额、衰减时间等对钨酸铅晶体光学性能进行了表征。结果表明:与纯钨酸铅晶体相比,垂直梯度凝固法生长的PbWO4∶(F,Y)晶体在320~420nm的短波范围的光学透过率明显提高,光吸收边更尖锐;荧光光谱为350~580nm范围的宽峰,发射主峰为420nm;光产额达到50p.e/MeV(1 000ns内),发光衰减时间为5ns。     

Ho~(3+)掺杂Bi_4Si_3O_(12)晶体的生长与光谱特性

采用坩埚下降法生长了尺寸为f25 mm×100 mm的Ho~(3+)掺杂的Bi_4Si_3O_(12)(BSO:Ho)晶体,研究了所得晶体的透射光谱、激发光谱、发射光谱等特性。结果表明:BSO:Ho晶体透射光谱与纯BSO晶体基本一致,在350~800 nm波长范围的透过率约为80%,吸收边在286 nm处;在360、454和537 nm处存在与Ho~(3+)有关的吸收峰;激发光谱在240~310 nm波段出现1个宽的激发带,峰值在290 nm左右;发射光谱中除480 nm发射带外,在573 nm附近有多个与Ho~(3+)有关的尖锐发射峰。BSO:Ho晶体的主要发光分量的荧光衰减时间为94.41 ns,表明掺杂0.1%Ho~(3+)(摩尔分数)有利于提高BSO晶体的闪烁性能。     

垂直梯度凝固法生长PbWO_4∶(F,Y)晶体的光学性能(英文)

采用垂直梯度凝固法成功生长出直径为27mm、长为110mm,具有可控形状和形态的F-和Y3+共掺钨酸铅[PbWO4∶(F,Y)]晶体。通过透射光谱、荧光光谱、光产额、衰减时间等对钨酸铅晶体光学性能进行了表征。结果表明:与纯钨酸铅晶体相比,垂直梯度凝固法生长的PbWO4∶(F,Y)晶体在320~420nm的短波范围的光学透过率明显提高,光吸收边更尖锐;荧光光谱为350~580nm范围的宽峰,发射主峰为420nm;光产额达到50p.e/MeV(1 000ns内),发光衰减时间为5ns。     

Nd∶NaBi(WO_4)_2晶体生长

采用Czochralski法生长出尺寸为 8mm× 2 0mm的掺钕的钨酸铋钠 [分子式 :Nd∶NaBi(WO4) 2 ,简称 :Nd∶NBW ]激光晶体 ,研究了生长工艺参数对Nd∶NBW晶体结构完整性的影响 ,确定了最佳的生长工艺参数 :轴向温度梯度为 0 .7～ 1℃ /mm ,生长速率 0 .2～ 0 .5mm/h ,晶体转速 1～ 4r/min。并利用了X射线衍射确定了Nd∶NBW晶体属于四方晶系 ,I41 /a空间群 ,其晶格常数为a =0 .5 2 75nm ,c=1.14 93nm。通过TG -DTA分析了Nd∶NBW晶体的相关物理、化学性质 ,确定了其熔点为 936.2℃ ,并与纯的钨酸铋钠晶体 (分子式 :NaBi(WO4) 2 ,简称 :NBW)进行了对比性研究     

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.     

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.     

1,3,5-三苯基苯晶体的溶液降温法生长及其性能

以丙酮为溶剂,采用溶液降温法生长1,3,5-三苯基苯(TPB)晶体。在40~45℃温区下生长出尺寸为19 mm×15 mm×13 mm的透明块状晶体,生长速率约为3 mm/d。通过X射线衍射、光学显微镜观察、热分析、荧光光谱和脉冲形状鉴别(PSD)测试对晶体进行了表征。结果表明:降温法生长的TPB晶体为正交晶系,空间群为Pna21;TPB单晶各向透明度高,没有宏观缺陷,但在各面上均存在生长花纹。TPB晶体的熔点为174℃,蒸发损失发生在283℃;TPB晶体在360 nm处具有相对尖锐和强的带边发射峰。TPB晶体总品质因数(FOM)值为0.85,表明它具有优异的中子/伽马(n/γ)射线辨别能力。     

Yb:NGW激光晶体生长及光谱性能

采用提拉法生长了φ30mm×70mm的掺镱钨酸钆钠[Yb:NaGd(WO4)2,Yb:NGW]晶体,并对晶体进行了退火处理。讨论了Yb:NGW晶体的生长工艺。确定了最佳生长工艺参数为:提拉速率为1～2mm/h,转速为15～18r/min,冷却速率为10℃/h,轴向温度梯度为液面上0.7～1℃/mm。通过热重–差热分析(thermogravimetry–differential thermal analysis,TG–DTA),X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)对退火的晶体进行表征。测试了晶体的红外光谱和Raman光谱,并对出现的峰值进行了振动归属。测量了晶体的吸收光谱和荧光光谱。由TG–DTA曲线得到晶体熔点为1252.02℃。XRD分析表明:晶体属于四方晶系、白钨矿结构、I41/a空间群,计算的晶胞参数a=0.53603nm,c=1.11628nm。吸收光谱显示:晶体在968nm处吸收峰最强,半峰宽为57nm,适合激光二极管泵浦。