ZnSe红外窗口材料的性能及其制备

ZnSe是一种优秀的红外窗口材料,得到广泛的关注.在本文叙述了ZnSe红外窗口材料的光学特性和力学特性,以及详细地描述ZnSe体单晶熔体法、气相法、溶液法和固相再结晶制备技术及其影响因素.     

红外窗口和整流罩材料研究现状与发展趋势

介绍红外窗口的三个综合性能评价因子:热破裂品质因子、光畸变品质因子、抗热冲击品质因子;并用它们评价了氟化镁、尖晶石、氮氧化铝、蓝宝石、硫化锌和硒化锌、金刚石等主要的红外窗口和整流罩材料;综述其国内外的研究现状,并对其未来的发展趋势发表了自己的观点.     

8～12μm长波红外材料ZnS多晶的制备

真空热压烧结法是最经济、高效地制备ZnS多晶的方法之一.ZnS多晶的红外透过率是衡量材料品质的重要参数.本文运用TEM、XRD和化学分析方法,研究了原料粉末特性和热压工艺参数对热压ZnS多晶红外透过率的影响,并确定了合理的热压工艺参数.运用该方法制备的ZnS多晶6mm厚的试样,8～12μm波段平均红外透过率为66.7;.     

8～12μm长波红外非线性晶体研究进展

中长波红外3～5μm、8～12μm波段激光在红外对抗、环境监测、医疗诊断等诸多领域均有重要应用.通过非线性频率变换技术是获得中长波红外激光的主要方式,红外非线性晶体是其中的核心部件.目前,3～5μm中波红外非线性晶体已基本满足激光的应用需求.随着近年来激光波长向长波红外的拓展,以及中/长波红外多波段融合技术的发展,迫切需要性能优异的长波红外非线性晶体.论文主要对目前已知8～12μm波段的长波红外非线性晶体进行梳理,并分别从晶体性能、制备技术以及激光应用等方面综述它们的研究进展,对比分析它们在长波红外波段的应用潜质以及存在的技术瓶颈,指出长波红外非线性晶体的重点研究方向.     

一种新的红外非线性光学晶体材料-K3V5O14

作为红外非线性光学材料,氧化物和磷铜铁矿半导体材料的透过光谱可到中远红外谱区,但它们的晶体损伤阈值很低.本文提出并合成一种新的红外非线性光学材料五钒酸钾-K3V5O14,它的空间群是P31m,透过光谱范围可达到10μm,而且其粉末倍频效应大于KDP晶体的20倍.     

具有雷达波隐身功能的红外窗口的研制

介绍了一种既高效透过红外光,同时又能有效屏蔽电磁干扰的金属网栅薄膜的基本原理和制备工艺.分析了网栅参数对其光学及电磁性能的影响,推导了金属网栅结构参数对雷达波屏蔽效率和透红外关系式.理论研究表明,金属网栅的周期选择在200～400μm之间,线宽不大于10μm,是较为理想的网栅参数.通过使用光刻和镀膜技术,在红外基片上制作线条宽度小于10μm,周期约350μm的金属网栅.     

CdSe波片6～12μm波段增透膜研究

采用垂直无籽晶气相升华法生长出直径37 mm的优质硒化镉(CdSe)单晶体,并沿光轴方向切割出20 mm×20 mm×3 mm的CdSe波片初胚。经研磨和抛光,在2～20μm波段CdSe波片的红外透过率约为70%。为进一步提高波片的透过率,采用Essential-Macleod软件辅助设计方案,选用YF₃和ZnS为双层增透膜材料,并获得最佳的膜系厚度。镀膜后的CdSe波片在6～12μm波段透过率达到90%,在10.5μm处的透过率最高,峰值高达99%。     

d／p窗口的研究

本工作研究了d/p窗口宽度的影响因素，发现减小液晶材料的（K33／K11）／（△ε／ε┴）值和（K33／K22）值，选择HTP 值较大的手性添加剂，选择以承倾角较大的定向材料可拓宽d/p窗口的宽度，因而为STN－LCD制作时选择原材料，制定d/p值提供了理论依据。     

高功率MPCVD金刚石膜透波窗口材料制备研究

使用自行研制的椭球谐振腔式MPCVD装置,以H2-CH4为气源,在沉积功率8 kW条件下,对大面积金刚石膜透波窗口材料进行了制备研究.分别使用扫描电镜、Raman、分光光谱仪、热导率测试仪和空腔谐振法对金刚石膜的表面形貌、品质、光透过率、热导率和微波复介电常数等进行了表征及测试.实验结果表明,使用自行研制的椭球谐振腔式MPCVD装置,能够满足较高功率下高品质金刚石膜的快速沉积;抛光后的自支撑金刚石膜具有高的光学透过率和热导率,在23 ～ 36 GHz频率范围内微波介电损耗小于1×10-4,有着良好的微波介电性能,是较为理想的透波窗口材料.     

中红外波段激光晶体的研究进展

2～5μm中红外波段激光在定向红外对抗、反恐、生物医疗、环境监测、光通讯、强场物理、激光聚变等方面有重要应用,还可用作5～20μm中远红外激光输出的泵浦光源。从1μm的Nd³⁺和Yb³⁺,1.5μm的Er³⁺,2μm的Tm³⁺和Ho³⁺,2～3μm的Tm³⁺和Cr²⁺,3μm的Er³⁺、Ho³⁺、U⁴⁺和Dy³⁺,到4μm的Fe²⁺和Ho³⁺,再到大于4μm的Dy³⁺、Er³⁺和Pr³⁺等,不断向中波红外方向拓展,是激光晶体发展的前沿。本文综述了近几年中红外波段激光晶体的研究现状,并对其未来发展进行了简要评述。文中还涉及到部分透明陶瓷的工作。     

2μm波段超快激光晶体的研究进展

本文综述了Tm、Ho离子掺杂的双钨酸盐类晶体、YAP晶体、Lu2O3晶体、CLNGG晶体的光谱参数和最新研究进展,以及利用它们作为基质的超快激光器的工作性能,总结了各类激光晶体的晶体性质和优点,并指出具有寻找适合LD泵浦的宽吸收和发射光谱特性的无序结构晶体材料将成为未来的研究方向.     

MnO-Cr2O3-NO系红外辐射材料的制备与性能研究

采用高温固相反应,在950℃下制备了以Mn1.5Cr1.5O4为基料的红外辐射材料,并通过掺杂不同含量的Ni2合成样品.利用热分析(TG-DSC)、XRD、红外光谱(IR)、拉曼光谱和红外辐射性能测试等方法测试样品的结构和红外辐射性能,研究了体系中Ni2+含量对样品红外发射率的影响.结果表明:体系中随着Ni2+含量的增加,样品的XRD、红外光谱、拉曼光谱和红外发射率都发生改变,当体系中NiO含量为30;时,样品红外发射率达到较大值,8～14 μm波段的平均发射率达0.937;3～5μm波段的发射率明显提高,从0.383提高到0.737;此时继续增加NiO含量,样品发射率变化不大.     

倍半氧化物晶体及其1～3μm波段激光性能研究进展

倍半氧化物具有优异的热学性能、稳定的物化性能、低的最大声子能量和强的晶体场,是理想的高功率、大能量激光基质材料。倍半氧化物具有超高熔点,因此其高质量、大尺寸的晶体制备极其困难,研究人员对此进行了长期的研究探索。近年激光技术发展对高品质倍半氧化物单晶的迫切需求促使相关晶体的生长技术取得了突破。本文在简单介绍倍半氧化物性能与结构的基础上,详细综述了Lu₂O₃、Sc₂O₃、Y₂O₃倍半氧化物晶体的生长方法及缺陷种类,系统总结了稀土离子掺杂的倍半氧化物在1～3μm波段内的激光性能,最后对其未来的研究与发展方向进行了展望。     

2μm波段激光晶体Tm:YAP的生长缺陷

采用提拉法沿a、b、c轴方向生长了Tm:YAP晶体,研究了该晶体的几种常见缺陷.通过化学腐蚀,利用光学显微镜观察了Tm:YAP晶体主要晶面的位错腐蚀坑形貌,发现在沿b轴生长晶体的(010)面上存在位错蚀坑密度不同的区域,对其成因进行了分析.借助偏光显微镜研究了晶体中的孪晶及消光现象,分析了成因并提出了消除措施.用He-Ne激光对晶体内的散射颗粒分布进行了研究,在扫描电镜(SEM)下观察到形状不规则的散射颗粒夹杂.上述研究结果对获得优质Tm:YAP晶体具有重要意义.     

CdSe晶片的红外透过率研究

将经过多级提纯、垂直无籽晶气相输运法生长的CdSe晶锭切割,获得沿生长轴向分布的1.3mm厚晶片系列,采用日本SHIMAZU公司的IRpresting-21傅立叶变换红外光谱仪、ZC36型高阻仪及X射线能谱仪对该晶片组的红外透过率、电阻率、成份百分含量进行了测试,依据晶片对红外光的吸收机理,讨论了CdSe晶片在中红外区域透过率的理论值和影响其红外透过率的主要因素,研究了红外透过率与晶片性能的内在联系,为探测器级CdSe晶片的筛选提供了一种简便有效的方法.     

红外材料HP-ZnS晶体用粉末的处理法

本文介绍了制备红外光学材料热压硫化锌(HP-ZnS)用粉末的制备方法和粉末的后处理工艺,运用傅立叶红外光谱(FTIR)对粉末的提纯和后处理方法进行了研究.采用真空热压法制备HP-ZnS多晶体.研究表明,降低粉末的电导率的粉末处理方法能有效降低粉末中阴离子含量,提高HP-ZnS晶体材料的红外透过率.     

高红外辐射材料的膨润土掺杂改性研究

采用自蔓延燃烧法制备以钴铁氧体(CoFe2O4)为基体的高红外辐射材料,并通过掺杂膨润土提高材料机械强度.按照钴铁氧体(CoFe2O4):膨润土=1∶9,3∶7,5∶5,7∶3,9∶1的质量比进行混合,将材料压制成片,分别在600℃、800℃和1000℃下烧结,通过XRD、SEM、红外辐射测试、机械性能测试等方法研究混合材料的结晶行为、红外辐射性能和机械强度.结果表明:材料的结晶行为、红外辐射率、机械强度与膨润土的掺杂比例(R)、烧结温度有关.R =5∶5的样品经600℃烧结后,烧结产物的红外辐射率可达0.938,材料的机械强度可达54.54 N/mm2.     

红外非线性光学晶体材料AgGaGeS4激光实验参数的模拟计算

在小信号近似下,对红外非线性光学晶体AgGaGeS4的非线性性质进行研究.模拟计算了钛宝石0.8 μm,Nd:YAG 1.064 μm泵浦下,Ⅰ类AgGaGeS4-OPO在XZ调谐面上的相位匹配情况,晶体波长调谐范围可达0.90～11.4 μm,调谐角19.7～59.3°,有效非线性系数随匹配角增大而逐渐降低.另外也计算了晶体激光倍频波波长和相位匹配角的关系,晶体调谐角度范围0～62°,波长1.5～10.6 μm,同时对倍频允许角及非临界准相位匹配(NCPM)下的情况也进行了探讨.所得结果可预测其非线性性质,并对探索AgGaGeS4晶体用于特定波长激光器,设计新波段提供了理论依据.     

Tm3+/Ho3+掺杂的Gd3Ga5O12～2.0μm波段红外激光晶体的生长和性能研究

采用提拉法生长了最大尺寸为φ25mm×(30～40)mm优质透明的Tm3+:GGG、Yb3+/Tm3+:GGG、Cr3+/Tm3+:GGG、Tm3+/Ho3+:GGG和Cr3+/Tm3+/Ho3+:GGG共五种晶体.在室温下测试了这些晶体的吸收光谱、荧光光谱及荧光衰减曲线等,详细研究了光谱性能,对部分晶体进行了Judd-Ofelt理论计算,得到强度参数等重要的光谱参数.计算了～2.0μm附近荧光峰值波长处相应的能级跃迁的发射截面、量子效率等.研究表明:Yb3+和Cr3+的掺入分别使得Tm:GGG晶体在980nm附近和451 nm、628 nm附近的吸收大大增强,有利于商业激光二极管和闪光灯泵浦.在Tm激活的Tm3+:GGG、Yb3+/Tm3+:GGG、Cr3+/Tm3+:GGG晶体中,～2.0μm波段附近发射强度和发射截面值最大的峰值对应的波长为2000nm;而在Ho激活的Tm3+/Ho3+:GGG和Cr3+/Tm3+/Ho3+:GGG晶体中,发射强度和发射截面最大的峰值对应的波长为2080 nm.用氙灯抽运键合的尺寸为φ5mm×45mm Cr3+/Tm3+/Ho3+:Gd3+ Ga5 O12晶体,在2.086～2.102μm波段实现了平均功率为170 mw的激光输出.     

胶体系统在光波段三维光带隙材料制备方面的研究进展

本文介绍了胶体化学法在三维光子晶体制备方面的研究进展及光子晶体改性研究的发展现状.