快速生长DKDP晶体的氘分凝及均匀性机理研究
批准号:
51602165
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
纪少华
依托单位:
学科分类:
人工晶体与玻璃材料
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹丽凤、由飞、马玉哲、杨亮、贺杰
中文摘要
DKDP晶体作为激光核聚变工程主要应用的非线性光学材料,有着良好的有效非线性系数、紫外透过率、激光损伤阈值以及能够大尺寸生长等优点,可作为光学倍频器件。通过调节DKDP晶体的氘含量水平,可以实现室温下非临界相位匹配四倍频。然而采用快速生长法制备DKDP晶体,虽然可以缩短生长周期并提高晶体利用率,但高饱和度下会造成氘分凝系数差异及均匀性下降等问题,从而影响四倍频的稳定高效输出。基于申请者前期的研究工作,本项目拟开展晶体动态生长过程和影响氘分凝的生长参数的研究,确定氘化取代的分凝机理,同时通过Raman谱图及非临界相位匹配温度等测试,实现氘含量的精确测定,推导出快速生长DKDP晶体的氘分凝公式,并建立和生长参数的关联。目标是通过优化调整生长参数,降低快速生长DKDP晶体的氘分凝偏差和提高均匀性,为DKDP晶体的四倍频应用提供重要的理论意义和实际价值。
英文摘要
DKDP crystal is mainly used as nonlinear optical material for laser fusion project owing to its good properties, such as good nonlinear coefficient, UV transmittance, laser threshold and huge growth size, so currently served as frequency conversion. Room-temperature non-critical phase-matching fourth harmonic generation can be achieved in DKDP crystal by adjusting deuterated level in DKDP crystal. DKDP crystal can be grown more quickly and with higher availability by rapid growth method, but giving a result to deuterium segregation difference and inhomogeneity which decrease stable and efficient fourth harmonic generation output power. Based on the prior effort and work, research on dynamic growing process and growth parameters mainly effecting deuterium segregation will be conducted in this project, in order to demonstrate the deuterium-segregation mechanism. Furthermore, measurement on Raman spectroscopy and NCPM temperature will be implemented to propose an accurate method measuring deuterium content and the relationship between deuterium segregation coefficient and growth parameters. The aim of this project to lower deuterium segregation difference and improve the homogeneity by optimizing crystal growth parameters, providing some insight into application of fourth harmonic generation of DKDP crystals and technical support on homogeneity of other related crystals.
本项目基于激光核聚变工程中主要应用的非线性光学材料DKDP晶体的氘分凝机制展开研究,通过晶体生长过程的动态监测和生长参数调制,推导出快速生长DKDP晶体的氘分凝公式,并阐释了温度、饱和度和溶液氘含量与氘组分分凝机制的关联。主要研究内容主要包括不同过饱和度对晶体氘含量的影响机制,DKDP类晶体在室温下实现非临界相位匹配四倍频的光学性能研究,DKDP类晶体的热学性质研究,DKDP/ADP晶体的非临界相位匹配四倍频输出的稳定性研究以及生长参数对氘分凝机制的影响研究。通过本课题的研究发现,DKDP晶体氘分凝差异性主要受溶液氘含量水平,生长温度以及过饱和度的影响,如快速生长DKDP晶体的晶体氘含量远远小于同饱和度下传统生长DKDP晶体,50%溶液氘含量水平时氘分凝差异性最大,在高温时D/H的分凝机制主要受制于其氘或氢元素组分哪种占主导比例优势;虽然ADP晶体的非临界相位匹配温度带宽较窄,但实验证实由于没有氘元素的掺杂,其四倍频输出的稳定性要由于快速生长DKDP晶体,并且ADP晶体的紫外透过率也优于DKDP晶体,这也是其能够实现高效四倍频效率的主要原因。本研究科学意义在于降低快速生长DKDP晶体的氘分凝偏差和提高均匀性,为DKDP晶体的四倍频应用提供重要的理论意义和实际价值。
期刊论文列表
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专利列表
DOI:
10.1002/crat.201800088
发表时间:
2018-07
期刊:
Crystal Research and Technology
影响因子:
1.5
作者:
[Zongqi Wang;B. Teng;Chen Hu;Han Gao;Hong Liu;Degao Zhong;Jie Tang;S. Ji]
通讯作者:
Zongqi Wang;B. Teng;Chen Hu;Han Gao;Hong Liu;Degao Zhong;Jie Tang;S. Ji
Room temperature noncritical phase matching fourth harmonic generation properties of ADP, DADP, and DKDP crystals
ADP、DADP 和 DKDP 晶体的室温非临界相位匹配四次谐波生成特性
DOI:
10.1364/ome.7.004050
发表时间:
2017-11-01
期刊:
OPTICAL MATERIALS EXPRESS
影响因子:
2.8
作者:
[Gao, Han, Teng, Bing, Ji, Shaohua]
通讯作者:
Ji, Shaohua
Homogeneity of large rapidly grown ADP crystals
快速生长的大 ADP 晶体的均匀性
DOI:
10.1088/2053-1591/ab58e8
发表时间:
2019-12
期刊:
Mater. Res. Express
影响因子:
--
作者:
[Liu Hong, Wang ZongQi, Hu Chen, Teng Bing, Huang JinXin, Ji ShaoHua]
通讯作者:
Ji ShaoHua
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