Главная > Материалы квантовой электроники
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

10.3.1. Тетрагональные кристаллы типа KDP

Кристаллы типа являются основным промышленным материалом всех видов модуляторов оптического излучения. Широкому распространению их способствовало то, что эти кристаллы могут быть выращены из водных растворов в виде достаточно крупных оптически прозрачных монокристаллов. К кристаллам типа относятся дигидрофосфаты и дигидроарсенаты щелочных металлов и аммония, которые при комнатной температуре принадлежат к тетрагонально-скаленоэдрическому виду симметрии и являются пьезоэлектриками. Эти кристаллы одноосные, оптически отрицательные Коэффициенты преломления их для длин волн рубинового и неодимового ОКГ и их гармоники приведены в табл. 10.2, а физические свойства в табл. 10.3.

Кристаллы типа не растворяются в спирте, ацетоне, бензине, но хорошо растворимы в воде, даже гигроскопичны. При влажности воздуха около 93% они расплываются. Кристаллы при нагревании выше 100°С начинают разлагаться с выделением аммиака. Они очень чувствительны к температурным градиентам и легко разрушаются. Величины управляющих напряжений кристаллов типа приведены на рис. 10.5,

Таблица 10.2 коэффициент преломления кристаллов типа KDP

а на фото (рис. 10.6) показано фокусирование излучения рубинового лазера с помощью кристалла

Выращивание кристаллов производят динамическими методами из пересыщенных водных растворов. Особое внимание уделяют приготовлению затравок и их монтажу на кристаллодержателе. Поскольку наибольшая скорость роста кристаллов наблюдается на гранях тетрагональных тетраэдров, а минимальная на гранях призмы, то затравку вырезают в форме стержня, параллельного ребру бипирамиды. Для крепления крпсталлоносца в затравке просверливают два отверстия и в них вставляют или вклеивают стальные стержни держателя. Затравку с кристаллоносцем устанавливают в горизонтальной плоскости на вертикальной оси держателя, который помещают в термостатированный кристаллизатор емкостью около с раствором дигидрофосфата аммония с небольшой добавкой гидрофосфата

Рис. 10.5. Зависимость величины управляющего напряжения кристаллов типа от длины волны излучения: 1 — ADP; 2 — КDA; 3 - KDP; 4 - DADP; 5 - RDA; 6 — RDP; 7 — CDA; 8 - DKDP.

(кликните для просмотра скана)

аммония. Кристаллизатор снизу, имеет нагреватель в виде пластины, благодаря чему в нижней части его создается недосыщение. В верхней части испаряющаяся и конденсирующаяся вода также поддерживает недосыщение. Таким образом устраняется возможность образования кристаллических зародышей вблизи дна и на поверхности раствора.

Кристаллодержатель реверсивно вращается (5 — 30 об/мин) вокруг вертикальной оси.

Рис. 10.6. Кристалл фокусирует излучение рубинового

Реверсивное вращение применяют для создания гидродинамических условий, необходимых для выравнивания концентрации раствора. Замечено, что в условиях вращения кристалла в одном направлении невозможно вырастить однородный совершенный кристалл, вследствие различия условий пересыщения и скоростей роста фронтальных и теневых граней затравки, вращающейся вокруг оси держателя. Реверсивное вращение поочередно обеспечивает одинаковые условия роста граней. Скорость вращения выбирают в зависимости от размеров и формы кристалла, а также вязкости и количества раствора.

Существуют установки для выращивания кристаллов в которых постоянное пересыщение раствора поддерживается циркуляцией раствора через кристаллизатор и термостат при более высокой температуре с избыточной (подпитывающей) твердой, фазой. Таким образом выращивают очень крупные кристаллы (около 18 кг за 4 месяца).

Обычно кристаллизацию на затравку производят

из насыщенного раствора при Скорость охлаждения раствора постепенно повышают по мере обеднения раствора в кристаллизаторе. Например, в первые сутки скорость охлаждения поддерживают около 0,25 град/сутки, во вторые сутки 0,5 град/сутки, затем 1 град/сутки. Для лучшего перемешивания раствора применяют легкое покачивание кристаллизатора. В этих условиях рост происходит со скоростью и через 40 дней при конечной температуре 20°С выращенные кристаллы достигали длины 23 см.

Выращенные кристаллы разрезают на пластины нитью, смачиваемой горячей водой. Шлифовку осуществляют наждаком, полировку — водой.

Из других тетрагональных кристаллов титанат бария в тетрагональной модификации имеет большие значения электрооптических коэффициентов (см. табл. 10.1) и широкую область прозрачности (от 0,45 до 8 мкм). Несмотря на это практическому использованию кристаллов титаната бария сильно препятствуют трудности выращивания оптически однородных кристаллов подходящих размеров. То же относится и к ниобату стронция — бария, обладающему самым высоким электрооптическим коэффициентом наименьшим управляющим напряжением В при

Ниобат калия — лития Этот кристалл тетрагональной структуры Собладает высоким электрооптпческим коэффициентом большим, чем у ниобата лития и ниобата стронция — бария, является одновременно весьма технологичным, поскольку температура плавления его около Выращивание монокристаллов осуществляют по методу Киропулоса. В качестве исходных материалов шихты используют чистые карбонаты калия и лития и Шихту, содержащую карбонаты в количествах 30—33 мол. и 20 — 22 мол. помещают в платиновый тигель емкостью и плавят при температуре около Скорость вытягивания в направлении осей а и с при скорости охлаждения расплава около составляла Скорость вращения 60 об/мин. Кристаллы отжигают при температуре 850—900°С с последующим медленным охлаждением. Выращенные кристаллы были оптически прозрачными в диапазоне мкм.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление