大尺寸磷酸二氢钾晶体的折射率均一性研究.PDFVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 10 (2014) 107701 大尺寸磷酸二氢钾晶体的折射率均一性研究 朱胜军 王圣来 刘琳 王端良 李伟东 黄萍萍 许心光 (山东大学晶体材料研究所, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100) ( 2013 年12 月6 日收到; 2014 年2 月11 日收到修改稿) 采用德国Trioptics 公司生产的新一代全自动高精度折射率测量仪, 测量了磷酸二氢钾 (KDP) 晶体不同 部位的样品位于近紫外到近红外波段(0.253—1.530 m) 内12 个不同波长处的折射率, 测量精度达到10 量级. 结果表明, 大尺寸KDP 晶体不同部位样品的折射率存在不均一性, 靠近晶体恢复区的样品折射率小于 晶体锥头区的样品折射率, 偏差在10—10 量级. 研究发现, 这种折射率不均一性与晶体不同部位的结晶 质量存在差异有关. 另外, 将测量数据与其他文献中的数据进行对比. 结果显示, 所测试的样品数、波段宽度、 测量点数量以及数据的精度均超过其他文献, 结合测试条件分析了不同文献数据存在差异的原因. 最后, 使 用最小二乘法拟合得到了KDP 晶体较为可靠的Sellmeier 方程. 关键词: 磷酸二氢钾, 折射率, 均一性, Sellmeier 方程 PACS: 77.84.Fa, 78.20.Ci, 02.60.Ed DOI: 10.7498/aps.63.107701 长的精确测量是非常有意义的. 1 引 言 基于本实验室生长的大尺寸KDP 晶体, 采用 德国Trioptics 公司生产的新一代全自动高精度折 大尺寸、高质量的磷酸二氢钾 (KDP) 晶体是 射率测量仪, 测量了不同生长部位的样品位于近紫 目前惟一可用于惯性约束核聚变(ICF) 工程的非线 外到近红外波段(0.253—1.530 m) 内12 个不同波 12 性光学材料 . 在ICF 装置中, KDP 晶体被用于 − 长处的折射率, 测量精度达到10 量级. 分别对比 制作二倍频器件34 . 非线性材料的折射率是制备 了取自KDP 晶体不同部位的样品折射率数据以及 上转换器件的必备数据, 根据在不同波长条件下材 不同文献报道的折射率数据, 结合晶体的生长条件 料的折射率可计算出相位匹配角和折返波长等非 和测试条件分析了数据存在差异的原因, 并拟合得 线性光学参数. KDP 晶体的折射率数据主要是在 到了KDP 晶体的Sellmeier 方程. 上个世纪由国外学者测量获得的5−8 , 测试精度普 遍较低(10−—10− 量级), 测试的波长范围较窄, 选取的测量点数量较少, 而且不同学者测得的数据 2 实 验 存在差异. 另一方面, 非线性材料折射率不均一会 2.1 样品制备 导致光束波前畸变和光束去极化, 从而影响非线性 材料的光学应用9 . 对于传统降温法生长的大尺 利用传统降温法生长了大尺寸的KDP 晶体, 寸KDP 晶体, 生长时间长(1—2年), 生长条件变化 生长周期为