论文部分内容阅读
KDP(KH2PO4)晶体因具有较高的光学透过率、压电、电光、铁电性以及较高的激光损伤阈值,被广泛应用于电光调制、Q开关和压电换能装置等科技领域。惯性约束核聚变(ICF)的研究在各个国家都备受关注,而且KDP晶体是唯一可用于ICF系统中大功率激光器的非线性光学(NLO)材料。大多数氨基酸都具有非线性光学性质,因此科研工作者近几年对氨基酸掺杂KDP晶体进行深入细致地研究。本文以L-苯丙氨酸和L-丝氨酸为掺杂基质,对掺杂KDP溶液的稳定性、晶体的生长、热稳定性、光学性质等内容进行了研究。主要内容如下:1. 通过称重法和降温法分别测定了不同浓度L-苯丙氨酸和L-丝氨酸掺杂KDP溶液的溶解度和亚稳区宽度。根据溶液诱导成核理论对L-苯丙氨酸掺杂KDP溶液的亚稳区宽度降低的原因做出了解释。2. 通过溶液蒸发法培育出优质籽晶,采用溶液降温与旋转籽晶相结合的方法,培育出了L-苯丙氨酸和L-丝氨酸掺杂KDP晶体。3. 研究了L-苯丙氨酸掺杂KDP晶体的掺杂机理,X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)以及X射线光电子能谱(XPS)测试分析推断L-苯丙氨酸是以包裹体形式掺入晶体中。紫外-可见光谱(UV-Vis)测试显示,掺杂的KDP晶体在整个可见光区域具有比纯KDP晶体更高的透射率。掺杂1mol%时KDP晶体的光学透过率达到最大。TG/DTA热分析数据显示,L-苯丙氨酸的掺杂并没有使KDP晶体的热稳定性降低。激光损伤阈值测试显示,掺杂后的晶体损伤阈值达到一个较高的值(1.35GW/cm2),随着掺杂浓度的增加,晶体的激光损伤阈值有所下降。4. 对L-丝氨酸掺杂KDP晶体的光学透过率以及热稳定性进行了研究。XRD和FT-IR测试证明了L-丝氨酸掺杂进入了KDP晶体中,UV-Vis测试表明L-丝氨酸掺杂提高了KDP晶体的光学透过率,特别是在紫外波段,透过率有明显的提升。随着L-丝氨酸浓度的增加,晶体的透过率变大,并趋于恒定,透过率达到90%左右。对L-丝氨酸掺杂KDP晶体的热分解过程进行了分析,研究发现L-丝氨酸的掺杂改变了KDP晶体的分解点,其原因可能是L-丝氨酸进入了KDP引起晶格畸变导致热稳定性发生变化。