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Yb:KGd(WO_4)_2激光晶体生长与缺陷研究

王英伟  
【摘要】: 掺镱钨酸钾钆(分子式Yb:KGd(WO_4)_2,简称Yb:KGW)晶体作为新的激光晶体,近几年引起人们的重视。该晶体可掺入较高浓度的Yb离子(0.5%—10%),且不存在浓度猝灭。吸收线宽宽,量子缺陷低,光转换效率高,荧光寿命长。LD泵浦的Yb~(3+)激光器在某些应用上将明显优于Nd~(3+)激光器。 本文通过对K_2WO_4和K_2W_2O_7两种助溶剂的对比、分析,选择K_2W_2O_7做助溶剂,采用顶部籽晶提拉法(TSSG)生长晶体。通过温场的测定选择炉体内合适位置进行晶体生长。经二次化料、引晶、缩颈、放肩、等径生长,得到质量较好的晶体。生长工艺为:转速:4rpm;降温速率:0.05℃/h;生长周期:10天。 通过Yb:KGW晶体粉末样品的X-ray衍射谱与KGW粉末样品的X-ray衍射谱的对比分析,其衍射峰的分布和相对强度基本一致,故生长晶体为高温相的β-Yb:KGW晶体。 利用TG-DTA对所生长的Yb:KGW晶体测定说明,其在1100℃以下的热稳定性是很好的。Yb:KGW晶体在1088℃和1025℃有两个明显的吸收峰,判断在1088℃处较宽的吸收峰是Yb:KGW晶体的熔点,1025℃处的吸收峰是Yb:KGW晶体从四方晶系向单斜晶系的相转变峰。 利用X射线光电子能谱,检测到晶体中确有W、Yb、Gd、O及K离子的存在。 我们采用扫描电镜对晶体表面进行观察,并拍摄到晶体裂缝、生长条纹、生长丘、生长台阶及包裹物等缺陷的照片。 通过对晶体表面缺陷的观察与分析认为,晶体裂缝、生长丘、生长台阶及包裹物等缺陷与生长条件和工艺密切相关。因此,若想生长质量优良的晶体,应尽量减少生长过程中的温度、浓度及生长速度的波动,保持晶体的稳态生长。


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