几种单斜双钨酸盐晶体的生长及性能表征

论文摘要

激光器在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。自1960年第一台激光器运转以来，激光的应用已遍及人们社会经济生活的每一个角落，包括光通信在内的激光技术，在不到50年的时间内，已经改变了整个世界的面貌。激光技术和计算机技术的结合，将人类居住的硕大星球变成了一个“地球村”。钨酸盐晶体是一个研究较早的激光晶体系列，Nd：CaWO4是最早实现激光运转的激光晶体之一。双钨酸盐晶体按照碱金属离子的不同，呈现不同的结构和结晶特性。KRe（WO4）2一类晶体属单斜晶系，空间群为C2／c。由于本论文的研究背景是基于国家自然科学基金重大项目“低对称激光晶体和晶体物理基础研究”，低对称的双钨酸盐激光晶体是我们的主要研究对象。这类晶体的结构中强烈的各向异性，使它们的生长和性质也呈现出新的特性。本文通过大量的实验工作，对单斜双钨酸钾盐的生长、表征及激光特性作了较完整的研究，主要内容包括： （1） 采用顶端籽晶法成功地生长了多种KRe（WO4）2（KReW）晶体，实际生长的晶体包括：Er，Sm，Tm，Dy，Ho，Er：Yb双掺，Ho，Yb双掺的KLuW以及Nd：KYbW晶体等，最大尺寸可达60×40×25mm3，质量为120g。除此之外，还成功地生长了几种较大尺寸的国际上报道甚少的难长晶体：如RbGd（WO4）2，NaLu（WO4）2等，并摸索出一种在晶体生长过程中继续优化籽晶的方法，解决了顶部籽晶法难以获得高质量较大尺寸籽晶的问题。 （2） 单斜KReW晶体的结构表征，生长形貌预测。 用四圆衍射仪解析了RGW，KLuW晶体的结构，用粉末法解析了各种稀土掺杂的KLuW晶体的结构，用全谱拟合方法研究了Nd：KLuW晶体结构随温度的变化关系，并确定在800℃-900℃之间有一个相变点。用BDFH，Wolff，PBC等理论预测了此类晶体的理想生长形貌，并与实际生长的晶体形貌进行了对比，得出了最佳生长方向及降温速率。 （3） 双钨酸盐晶体的生长机理及缺陷研究。 用光学显微镜及原子力显微镜手段研究了KLuW的平坦面及台阶面，在（110）平坦面上重复发现螺旋位错及二维核生长源，因而确定其为螺旋位错及二维核协同机制生长；另外在（310）等台阶面上发现大量直台阶列，从而确定其以

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 一.绪论
• 二.单斜双钨酸盐晶体的生长
• 2.1 引言
• 2.2 生长方法及装置
• 2.3 单斜双钨酸盐晶体的合成与晶体生长
• 2.4 晶体中的成分分析
• 2.5 影响晶体生长的因素
• 2.6 小结
• 参考文献
• 三.单斜双钨酸盐结构解析及晶体生长形貌预测
• 3.1 引言
• 4）₂和KLu（WO₄）₂两种单晶结构测定'>3.2 RbGd（WO₄）₂和KLu（WO₄）₂两种单晶结构测定
• 3.3 采用粉末法求解不同稀土掺杂的KLuW单晶结构
• 3.4 单斜双钨酸盐晶体实际生长形态及理想形貌预测
• 3.5 小结
• 参考文献
• 四.KLuW晶体的缺陷及生长机理研究
• 4.1 引言
• 4.2 KLuW晶体的缺陷及形成机理
• 4.3 Yb∶KLuW晶体在不同过饱和度下的台阶形貌
• 4.4 KLuW晶体（110）表面微晶的周期转变
• 4.5 用原子力显微镜研究KLuW晶体的生长机理
• 4.6 小结
• 参考文献
• 五.几种单斜双钨酸盐激光晶体的热学性质
• 5.1 引言
• 5.2 Yb∶KLuW晶体的热学及力学性质
• 5.2.1 差热、热重和比热的测量
• 5.2.2 各向异性的热膨胀及密度随温度的变化关系
• 5.2.3 各向异性热扩散系数的测量
• 5.3 RGW晶体的热学性质
• 5.4 其它晶体的部分热学性质
• 5.4.1 掺Nd,Dy,Sm,Tm的KLuW晶体的差热、热重和比热测量
• 5.4.2 Er∶Yb∶KLuW以及Nd∶KLuW晶体的热膨胀
• 5.4.3 KGW的热导率和比热
• 5.5 小结
• 参考文献
• 六.稀土离子掺杂KLuW晶体的光谱和激光特性
• 6.1 引言
• 6.2 三价Nd离子掺杂KLuW晶体的光谱特性
• 6.3 三价Yb离子掺杂KLuW晶体的光谱特性
• 6.4 三价Sm离子掺杂KLuW晶体的光谱特性
• 6.5 LD泵浦的Yb∶KLuW晶体连续和被动调Q自拉曼位移激光输出
• 6.6 LD泵浦的Nd∶KLuW晶体的连续激光输出
• 6.7 小结
• 参考文献
• 七.总结
• 7.1 主要结论
• 7.2 主要创新点
• 7.3 需要进一步研究的工作
• 附录
• 读博士期间发表的论文
• 所获奖励
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表