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不同波长三倍频DKDP晶体的激光损伤

导读: 三倍频用DKDP晶体的最大问题在于其抗光伤阈值低于KDP晶体,严重限制了激光输出的能量密度和晶体使用寿命。

  采用传统降温法,利用高纯原料从氘化程度为80%的溶液生长了四方相磷酸二氘钾(DKDP)晶体,并按Ⅱ类三倍频方式切割晶体。三倍频用DKDP晶体的最大问题在于其抗光伤阈值低于KDP晶体,严重限制了激光输出的能量密度和晶体使用寿命。考察了不同波长下三倍频DKDP晶体的损伤阈值,以及激光退火效应。实验表明,激光退火对于DKDP晶体的损伤阈值有显着的提升作用,基频、倍频、三倍频的提升效果分别达到1.4,1.9,2.7倍,是改善DKDP晶体抗光伤能力的有效途径。

  四方相磷酸二氘钾(DKDP)晶体是一种优良的电光和非线性光学晶体材料,在许多高技术领域占有重要地位。近些年来,随着激光技术的发展,DKDP晶体的应用日益广泛,特别适宜在惯性约束聚变(ICF)中作电光开关和频率转换器。DKDP晶体作为三倍频晶体最大优点在于其可以有效降低高功率密度激光下所产生的受激拉曼散射波(SRS)。此外,DKDP晶体在近红外波段的吸收也低于KDP晶体。但是,此类晶体的最大缺陷在于其抗光伤阈值低于KDP晶体,严重限制了激光输出的能量密度和晶体使用寿命,成为制约ICF发展和应用的瓶颈。因此,如何提高DKDP晶体的光损伤阈值一直是国内外研究的热点。就目前而言,激光退火是有效提高晶体的光损伤阈值的后处理手段,但其机理目前尚不清楚。本文使用传统降温法生长了氘化程度为70%的三倍频用DKDP晶体,研究了在Son1和Ron1两种损伤阈值测试方式下激光波长与光损伤阈值的关系,以及在Ron1测试方式下激光退火的效果。

  1实验

  1.1晶体生长

  DKDP晶体的生长溶液是以一定量的高纯KDP原料溶于重水中,并加入适量的高纯去离子水配置而成图1DKDP原生晶体的。配置后的溶液经0.22μm的滤膜过滤,备用。溶液及晶体氘化程度的表达式为

  ω(D)=n(D)/[n(D)+n(H)]×100%(1)

  式中:n(D)和n(H)分别是氘和氢的物质的量。

  采用传统降温法从氘化程度80%的生长溶液中生长了三倍频用DKDP晶体(氘化程度70%)。生长容器为5L的广口瓶。籽晶为狕切向的KDP晶片,所有实验均采用FP21自动控制水浴温度,控温精度为±0.02℃,籽晶采用”正反正“方式旋转,转速为30r/min(见图1)。

DKDP原生晶体

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