《用于高重频电光调Q开关的大尺寸水热法KTP晶体生长研究》

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项目来源与背景:“用于高重频电光调Q开关的大尺寸水热法KTP晶体生长研究”项目是广西科学技术厅以桂财教〔2013〕48号文件下达的广西科技开发计划项目,合同编号:桂科攻1348018-7。项目合同约定起止时间:2013年1月至2015年12月。项目总投资80万元,其中广西科技开发计划资助30万元,项目承担单位自筹50万元。项目背景:高重频、窄脉宽的高功率激光器在工业生产、科学研究、军事、医疗等众多领域具有广泛的应用前景,尤其在激光核聚变、激光测距、激光制导等激光军用武器及激光精细加工和超精细加工等领域具有举足轻重的作用。该项目基于该单位多年来水热法生长高抗灰迹KTP晶体的经验,提出进行大尺寸、高完整性KTP晶体的生长研究。国产化KTP电光开关的开发将改变国外产品占据国内国防、军事、尖端科研领域的现状,具有重要的战略意义。技术原理及性能指标:技术原理:项目采用温差水热法将室温下难溶于水的KTP原料在高温高压下的水溶液中进行溶解,并通过高低温差而引起溶质对流,使得溶解的原料在悬挂于低温处的KTP籽晶上进行重结晶,通过周而复始的过程,获得大尺寸的KTP晶体。性能指标:KTP晶体抗激光损伤阈值>5GW/cm<'2>(@1064nm,TEM00,10ns,10Hz),吸收率<100ppm/cm (@1064nm),<500ppm/cm (@532nm),光学均匀性<1.0×10-5。技术的创造性和先进性:通过采用变温法进行KTP晶体的生长、克服了在大口径高压釜生长KTP晶体时自发成核多、晶体开裂及晶体生长的不稳定性,现可批量提供口径为8×8mm、通光方向长度为10mm的KTP电光调Q开关(需要在一块原晶的一定尺寸范围内加工出同样大小的两块KTP晶块以配对使用);自主设计出一套KTP电光器件的装配装置(获发明专利授权),极大提高了配对晶体的消光比,达到500:1以上,远超过其他单位给出的RTP电光开关消光比值100:1。技术的成熟程度、使用范围和安全性:成熟程度: 利用该项目技术研制的水热法KTP电光调Q开关被成功用于某型号激光测距机以及频率达100kHz的高重复频率激光器。该项目技术已达到工程化程度,项目成果得到小批量的生产,并取得了一定的经济效益。使用范围:该项目开发的KTP晶体具有优异的电光性能,主要被应用于高重频、窄脉宽的电光调Q激光器领域。安全性:该项目在执行过程中无毒无害,不会对环境造成任何污染,由KTP制作的电光调Q开关对激光器控制或调制作用,不会产生任何安全风险,因此该项目成果在推广应用过程中不存在任何职业危害。应用情况及存在的问题:项目组研发的KTP电光调Q开关已用于工业的高重频激光器和军用某型号测距机上,打破了国外垄断,有效地解决了军用装备研制中核心器件的国产化问题。但与下游激光器公司的合作还不够紧密,需要加大力度尽快拓展KTP电光调Q开关的应用范围,同时还需不断优化KTP晶体的生长工艺,使在大尺寸范围内能够获得光学均匀的KTP电光调Q开关器件,从而满足不同客户的需求。

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