KDP晶体非线性吸收均匀性研究

摘要

磷酸二氢钾(KH2PO4，简称KDP)晶体，人们对其的生长研究已有八十多年，它具有诸如压电性、电光性、铁电性，以及非线性效应等许多优异的性质，由于这些优良的性质，KDP晶体被广泛应用于激光变频、参量振荡、电光调制和压电换能器等高科技领域。最重要的是，KDP晶体具有优良的电光性质，并且非线性光学性质也很好，使它成为大功率激光系统惯性约束核聚变工程(ICF)中唯一满足要求的材料。当高功率激光通过KDP晶体时，晶体的非线性吸收一方面会限制激光输出能量密度，降低激光转换效率，另一方面也会造成自身损伤。所以研究KDP晶体自身均匀性对非线性吸收的影响，是很有必要的。这将有助于我们提高晶体的应用和制备技术。 本文利用皮秒激光Z-扫描测量方法，对传统生长和快速生长KDP晶体不同位置非线性吸收的特点进行研究。本论文的主要内容如下: 1，利用传统法生长了一块KDP晶体，利用Z-扫描法研究了晶体不同部位对非线性吸收影响的规律。研究表明:当激光波长为532nm时，晶体样品均表现出明显的非线性吸收效应;相近部位Ⅱ类样品的非线性吸收效应小于z向，即与晶体取向有关。距离帽区底部越近，样品的非线性吸收系数较大，Ⅱ类和z向样品都符合这一规律;这说明晶体不同部位质量有差别，即晶体不同部位非线性吸收程度有所不同。 2，利用快速水溶液生长法生长了四块不同过饱和度的KDP晶体（过饱和度分别为3％、5％、7％、9％），同时与传统法生长KDP晶体实验对比。采用Z-扫描技术研究了晶体扇形区不同位置对非线性吸收影响的特点。研究表明:KDP晶体扇形区不同位置在激光波长为532nm时，均表现出明显的非线性吸收现象;z向样品具有较大的非线性吸收系数。样品扇形区不同位置的非线性吸收有一定的差异性，扇形区的非线性吸收系数趋势是界面的非线性吸收系数最大，锥区次之，最小是柱区;并且随着过饱和度的增大，非线性吸收系数呈减小趋势。 3，利用快速法生长了四块Fe3+离子掺杂KDP晶体(掺杂浓度分别为5ppm、10ppm、15ppm和20ppm)，利用Z-扫描技术研究了晶体扇形区不同位置对非线性吸收影响的特点。研究表明:Fe3+离子掺杂KDP晶体扇形区不同位置在λ=532nm时均表现出明显的非线性吸收现象。相位匹配方向的非线性吸收效应相对较小。Fe3+离子对KDP晶体扇形区非线性吸收效应影响显著，Fe3+离子对扇形区内柱区的影响大于锥区，这表明KDP晶体的非线性吸收程度与晶体本身质量有关。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1KDP／DKDP晶体的研究背景及意义

1．1．1KDP／DKDP晶体的结构与性质

1．1．2KDP晶体的用途与惯性约束核聚变

1．2KDP晶体非线性吸收研究现状

1．2．1非线性光吸收

1．2．2光学材料的非线性吸收研究

1．2．3 KDP晶体非线性吸收研究现状

1．3本论文的工作

参考文献

第二章传统法生长KDP晶体的非线性吸收均匀性

2．1引言

2．2 KDP晶体样品制备

2．3 Z-扫描装置和原理

2．3．2非线性吸收的Z-扫描理论

2．3．3 Z-扫描的测试条件

2．4不同部位对传统生长KDP晶体非线性吸收影响的研究

2．4．1 z向上，生长部位对KDP晶体非线性吸收的影响

2．4．2 Ⅱ类方向上，生长部位对KDP晶体非线性吸收的影响

2．5讨论

2．6本章小结

参考文献

第三章快速生长KDP晶体的非线性吸收均匀性

3．1引言

3．2 KDP晶体样品制备

3．3 λ=532nm，σ=3％KDP晶体扇形区非线性吸收的研究

3．3．1λ=532nm，σ=3％，Ⅱ类样品扇形区非线性吸收的研究

3．3．2λ=532nm，σ=3％，z向样品扇形区非线性吸收的研究

3．4λ532=nm，过饱和度σ=5％，7％，9％KDP晶体扇形区非线性吸收的研究

3．4．1λ=532nm，σ=5％，KDP晶体扇形区非线性吸收的研究

3．4．2λ=532nm，σ=7％，KDP晶体扇形区非线性吸收的研究

3．4．3λ=532nm，σ=9％，KDP晶体扇形区非线性吸收的研究

3．5讨论

3．6本章小结

参考文献

第四章Fe3+掺杂对KDP晶体扇形区非线性吸收影响的研究

4．1引言

4．2样品制备

4．3 Fe3+掺杂对KDP晶体扇形区不同位置非线性吸收的影响

4．3．1 5ppmFe3+掺杂对快速生长KDP晶体扇形区不同位置非线性吸收的影响

4．3．2 10ppmFe3+和15ppmFe3+掺杂对快速生长KDP晶体扇形区不同位置非线性吸收的影响

4．4讨论

4．5本章小结

参考文献

第五章总结与展望

5．1主要结论

5．2主要创新点

5．3有待进一步开展的工作

致谢