非線性光學(xué)晶體

1、1、（1）查閱資料綜述主要非線性光學(xué)晶體種類、性能特征、液相生長(zhǎng)技術(shù)及其制；（2）試以倍頻/混頻非線性光學(xué)效應(yīng)原理分析光參量振蕩器工作原理。非線性光學(xué)晶體的種類：晶體中文名稱磷酸二氫鉀晶體英文名稱PnPP化學(xué)式為H的非線性光學(xué)晶體，屬四方晶系。非線性系數(shù)X.2對(duì)4激光倍頻相位匹配角5.45。磷酸二氫鉀晶體是一種最早受到人們重視的功能晶體，人工生長(zhǎng)晶體已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史，是經(jīng)久不衰的水溶性晶體之一。晶體的透光波段為.45,是負(fù)光性單軸晶，其非線性光學(xué)系數(shù)（.）.P常常作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)比較其他晶體非線性效應(yīng)的大小，可以實(shí)現(xiàn)I類和II類位相匹配，并且可以通過(guò)溫度調(diào)諧來(lái)實(shí)現(xiàn)非臨界位相匹配包括四倍頻和和頻）

2、屬于四方晶系，點(diǎn)群4h無(wú)色透明。該晶體具有多功能性質(zhì)。上世紀(jì)5年代，作為性能優(yōu)良的壓電晶體材料，主要被應(yīng)用于制造聲納和民用壓電換能器。年代，隨著激光技術(shù)出現(xiàn)，由于晶體具有較大的非線性光學(xué)系數(shù)和較高的激光損傷閾值，而且晶體從近紅外到紫外波段都有很高的透過(guò)率，可對(duì).4激光實(shí)現(xiàn)二倍頻，同時(shí)晶體又是一種性能優(yōu)良的電光晶體材料。使得該晶體在高功率激光系統(tǒng)受控?zé)岷朔磻?yīng)、核爆模擬等重大技術(shù)上更顯現(xiàn)出它的應(yīng)用前景，因此，對(duì)特大尺寸的優(yōu)質(zhì)光學(xué)晶體的研究，在國(guó)內(nèi)外一直受到研究者的極大關(guān)注。性能特征：.晶體溶解度：從溶液中生長(zhǎng)單晶體，很重要的一個(gè)參數(shù)是了解物質(zhì)的溶解度。根據(jù)溶解度與溫度的關(guān)系繪制得到物質(zhì)的溶解度曲線

3、，它是選擇晶體生長(zhǎng)方法和生長(zhǎng)溫度區(qū)間的重要依據(jù)。晶體結(jié)晶習(xí)性：取少量純固體磷酸二氫鉀將其配制成未飽和溶液（以溶解度曲線為依據(jù)），自然蒸發(fā)數(shù)日后逐漸達(dá)到飽和，此時(shí)溶液形成少量晶核，在結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力作用下，逐漸形成外形完整的小籽晶。.單晶培養(yǎng)：根據(jù)物質(zhì)的溶解度曲線，配置某一溫度下一定量的飽和溶液（注意控制溶液pH4.5）至育晶器中，將育晶器放入恒溫槽，用吊晶法準(zhǔn)確測(cè)出溶液飽和點(diǎn)溫度，然后升溫至比飽和點(diǎn)溫度高出5,讓溶液恒溫隔夜過(guò)熱，除凈結(jié)晶中心。選擇軸方向無(wú)缺陷晶片作為生長(zhǎng)籽晶，固定于籽晶架上，在稍高于飽和點(diǎn)溫度下，放入籽晶，并逐漸降至飽和點(diǎn)，采用降溫法按每天一定降溫速率（.）從水溶液中培養(yǎng)單晶。晶體

4、具有大的非線性系數(shù)，大的容許溫度和容許角度，激光損傷閾值較高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不潮解，機(jī)械強(qiáng)度適中，倍頻轉(zhuǎn)化效率高達(dá)以上等特性，是中小功率固體綠光激光器的最好倍頻材料。性能特征：大的非線性光學(xué)系數(shù)（約為晶體的5倍）寬的接收角度和小的走離角透過(guò)波段寬高光電轉(zhuǎn)換效率和低的介電常數(shù)具有良好的物理、化學(xué)和機(jī)械性能高的熱傳導(dǎo)系數(shù)（為晶體的倍）低失配度相比于和成本較低?，F(xiàn)在最主要應(yīng)用是二倍頻和OPO應(yīng)用（激光測(cè)距），尤其是OPO應(yīng)用近幾年發(fā)展非常迅速。晶體：鈮酸鋰晶體簡(jiǎn)稱，自隼等報(bào)道利用技術(shù)成功生長(zhǎng)出鈮酸鋰（，簡(jiǎn)稱）單晶，以及年等報(bào)道了大直徑、同成分的鈮酸鋰晶體生長(zhǎng)出來(lái)，晶體被廣泛研究和應(yīng)用。鈮酸鋰晶體有優(yōu)

5、良的光電、雙折射、非線性光學(xué)、聲光、光彈、光折變、壓電、熱釋電、鐵電與光生伏打效應(yīng)等物理特性；機(jī)械性能穩(wěn)定、耐高溫、抗腐蝕；易于生長(zhǎng)大尺寸晶體、易于加工、成本低廉；在實(shí)施參雜后能呈現(xiàn)出各種各樣的特殊性質(zhì)。因?yàn)槿绱蒜壦徜嚲w在各個(gè)領(lǐng)域，被譽(yù)為“光學(xué)硅。而納米材料具有很大的比表面積，呈現(xiàn)出許多奇妙的性質(zhì)，納米鈮酸鋰的性質(zhì)令人期待。鈮酸鋰屬于三方晶系，常用六角原胞表示。原胞中含有六個(gè)分子，三度對(duì)稱軸為原胞的軸，晶胞常數(shù)：，a。鈮酸鋰晶胞是由扭曲的氧八面體組成，這些氧八面體沿著不同方向共面，共棱或共頂點(diǎn)。鋰離子和鈮離子分別與六個(gè)陽(yáng)離子形成六配位，而氧離子則與兩個(gè)鋰離子和兩個(gè)鈮離子形成四配位。鈮酸鋰晶體

6、擁有很高的居里溫度，在居里溫度以上鈮酸鋰晶體為順電相，居里溫度以下為鐵電相鈮酸鋰晶體擁有很高的居里溫度，在居里溫度以上鈮酸鋰晶體為順電相，居里溫度以下為鐵電相。鈮酸鋰晶體是型半導(dǎo)體材料。從晶胞中也可以看出并非所有氧八面體都有離子填充，而且在制備鈮酸鋰晶體是很難得到化學(xué)計(jì)量比的鈮酸鋰晶體，一般的鈮酸鋰晶體都有離子空位。那么這種離子空位可能有三種情況：氧空位，鋰空位和鈮空位。由于在鈮酸鋰晶體中鈮離子和氧離子構(gòu)成的無(wú)窮鏈，這種結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，因此鈮空位和氧空位的形成十分困難，一旦形成將嚴(yán)重破壞鈮酸鋰晶體的結(jié)構(gòu)，故不考慮這兩種空位。鈮酸鋰晶體存在鋰空位，為了電荷平衡，一部分鈮離子進(jìn)入鋰空位，這時(shí)鈮酸鋰化

7、學(xué)式為。正是鋰空位的存在使鈮酸鋰成為型半導(dǎo)體材料。鈮酸鋰由鋰、鈮和氧三者元素組成，可以用其他元素代替三者獲得新的物質(zhì)，這些新物質(zhì)應(yīng)該具有與鈮酸鋰相似的微觀結(jié)構(gòu)，因此在某些方面具有與鈮酸鋰相似的性質(zhì)。關(guān)于鋰元素的代替，由于這與離子摻雜類似，就不再贅述。重點(diǎn)關(guān)注鈮和氧。與鈮元素同主族的元素是釩和鉭。由于惰性電子對(duì)效應(yīng)，鈮原子和鉭原子性質(zhì)極為相似，用鉭代替鈮不會(huì)改變鈮酸鋰的主要性質(zhì)，在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)使用鉭酸鋰了。釩可以形成偏釩酸鹽，偏釩酸根離子是共用頂點(diǎn)的四面體的無(wú)窮鏈，可以形成與鈮酸鋰類似的晶體結(jié)構(gòu)，只是把氧八面體變成氧四面體。鉬和鎢同樣可以形成多種多酸根的無(wú)窮鏈，都可以代替鈮?？紤]釩鈮鉭的鹵化物

8、。中有釩原子的無(wú)限鏈，釩原子以氟原子相連。釩剛好在氟八面體內(nèi)，只與一個(gè)釩成鍵的四個(gè)氟原子可以與其他金屬離子配合，形成與鈮酸鋰類似的結(jié)構(gòu)，電荷可由氟離子平衡。中有鈮原子的無(wú)限鏈，鈮原子以兩個(gè)氯原子相連。鈮同樣處于氯八面體中，垂直于鏈的兩個(gè)氯和鏈上的兩個(gè)氯形成四面體，可以與其他金屬離子配位，氯離子平衡電荷。以上構(gòu)想是以配位鍵代替離子鍵，鍵能下降很多，這就導(dǎo)致上述產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)不會(huì)穩(wěn)定，為改良晶體性質(zhì)帶來(lái)方便，但在應(yīng)用中還要處理穩(wěn)定性的問(wèn)題。晶體晶體（）是有中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所首創(chuàng)的一種新型非線性晶體。該晶體具有較大的非線性系數(shù)（其非線性系數(shù)約為的倍）具有很高的光損傷閾值，從紫外到中紅外范圍

9、內(nèi)的非線性頻率轉(zhuǎn)換3性6能非常好。目前已被應(yīng)用于將頻率倍頻到藍(lán)光頻域及鈦藍(lán)寶石激光的倍頻中。該晶體具有較大的非線性系數(shù)（其非線性系數(shù)約為的倍）具有很高的光損傷閾值，從紫外到中紅外范圍內(nèi)的非線性頻率轉(zhuǎn)換性能非常好。目前已被應(yīng)用于將頻率倍頻到藍(lán)光頻域及鈦藍(lán)寶石激光的倍頻中晶體：三硼酸鋰晶體（）是一種性能優(yōu)良的非線性光學(xué)晶體他具有紫外透光性好，光學(xué)損傷閾值較高和非線性系數(shù)適中等特點(diǎn)，此外，該晶體的化學(xué)性能穩(wěn)定，機(jī)械硬度高，不潮解，對(duì)于某些非線性光學(xué)加工極具吸引力。因?yàn)榫w的雙折射小于晶體，所以有助于限制相位匹配的光譜范圍，但是也會(huì)在可見光和近紅外光的頻率轉(zhuǎn)換應(yīng)用中導(dǎo)致產(chǎn)生非臨界相位匹配和大的接收角。

10、性能特征：三硼酸鋰晶體市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)內(nèi)外大型數(shù)據(jù)庫(kù)，和最新外刊的直接翻譯。三硼酸鋰晶體報(bào)告是對(duì)行業(yè)調(diào)查信息的綜合分析和總結(jié)。三硼酸鋰晶體報(bào)告多圖表，數(shù)據(jù)整理?xiàng)l理分明。三硼酸鋰晶體報(bào)告采用標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目調(diào)研目錄，以技術(shù)、市場(chǎng)和客戶為報(bào)告的重點(diǎn)內(nèi)容，服務(wù)廠商和投資者。三硼酸鋰晶體市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告采用的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研目錄為原在歐執(zhí)業(yè)的成功總結(jié)。全球做的最好的是中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所控股的福晶科技有限公司，在尺寸和光學(xué)增透上遙遙領(lǐng)先。晶體的主要優(yōu)點(diǎn)：可透光波段范圍寬（一0*光學(xué)均勻性好，內(nèi)部包絡(luò)少倍頻轉(zhuǎn)換效率較高（相當(dāng)于晶體的倍）高損傷域值（脈寬的激光可達(dá)*接收角度寬，離散角度小類非臨界相位匹配（P的

11、波段范圍寬光譜非臨界相位匹配（）接近晶體的主要應(yīng)用：二倍頻方面醫(yī)用與工業(yè)用途的激光科研與軍事用途的高功率與激光和激光的泵浦紅寶石，與激光三倍頻方面：與激光光學(xué)參量放大器（與光學(xué)參量振蕩器（高功率的激光的二，三倍頻是一種點(diǎn)群的斜方晶體，由連續(xù)的網(wǎng)狀分子群組成，并有鋰離子填充在分子間隙。分子群緊湊的結(jié)構(gòu)使得晶體難以包含任何雜質(zhì)。TOC o 1-5 h z在光下，晶體的有效系數(shù)是的倍點(diǎn)群的晶體的非零非線性（光學(xué)）極化率計(jì)算如下：的光損傷閾值是常用無(wú)機(jī)非線性光學(xué)晶體中最高的。因此，它是高功率二次諧波發(fā)生器和其他非線性光學(xué)應(yīng)用的最佳選擇。使用的激光在脈沖模式下獲得的二次諧波轉(zhuǎn)換率大于，三次諧波轉(zhuǎn)換率大于

12、60，%在連續(xù)模式下獲得的二次諧波轉(zhuǎn)換率大于30。%對(duì)鎖模鈦寶石激光（8倍頻可輸出功率大于的波長(zhǎng)激光，利用尺寸的晶體可獲得的波長(zhǎng)范圍在。0使用類晶體的調(diào)激光倍頻可得到功率大于的綠色光。-使用晶體的泵浦激光（Nn倍頻轉(zhuǎn)換率大于。利用晶體和頻效應(yīng)可獲得波長(zhǎng)的真空紫外光。對(duì)調(diào)激光進(jìn)行腔內(nèi)三倍頻可獲得輸出脈沖能量的衍射極限光束。晶體非臨界相位匹配晶體的非臨界相位匹配具有無(wú)離散、接受角度寬、有效系數(shù)大的特點(diǎn)，充分利用這一特性可使發(fā)揮最佳功效。在連續(xù)模式下獲得的二次諧波轉(zhuǎn)換率大于，且光束質(zhì)量好，輸出穩(wěn)定。液相生長(zhǎng)技術(shù)及其制備水熱法：反應(yīng)過(guò)程是指在一定的溫度和壓力下，在水、水溶液或蒸汽等流體中所進(jìn)行有關(guān)化學(xué)

13、反應(yīng)的總稱。按水熱反應(yīng)的溫度進(jìn)行分類，可以分為亞臨界反應(yīng)和超臨界反應(yīng)，前者反應(yīng)溫度在之間，適于工業(yè)或?qū)嶒?yàn)室操作。后者實(shí)驗(yàn)溫度已高達(dá)大，壓強(qiáng)高達(dá)，足利用作為反應(yīng)介質(zhì)的水在超臨界狀態(tài)下的性質(zhì)和反應(yīng)物質(zhì)在高溫高壓水熱條件下的特殊性質(zhì)進(jìn)行合成反應(yīng)。在水熱條件下，水可以作為一種化學(xué)組分起作用并參加反應(yīng)，既是溶劑又是礦化劑同時(shí)還可作為壓力傳遞介質(zhì)；通過(guò)參加滲析反應(yīng)和控制物理化學(xué)因素等，實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)化合物的形成和改性.既可制備單組分微小晶體，又可制備雙組分或多組分的特殊化合物粉末。克服某些高溫制備不可避免的硬團(tuán)聚等，其具有粉末細(xì)納米級(jí)、純度高、分散性好、均勻、分布窄、無(wú)團(tuán)聚、晶型好、形狀可控和利于環(huán)境凈化等特點(diǎn)

14、。這是一種在高溫高壓下從過(guò)飽和熱水溶液中培養(yǎng)晶體的方法。用這種方法可以合成水晶、剛玉紅寶石、藍(lán)寶石、綠柱石祖母綠、海藍(lán)寶石、石榴子石及其它多種硅酸鹽和鎢酸鹽等上百種晶體。水熱法合成寶石采用的主要裝置為高壓釜，在高壓釜內(nèi)懸掛種晶，并充填礦化劑。高壓釜為可承高溫高壓的鋼制釜體。水熱法采用的高壓釜一般可承受的溫度和的壓力，具有可靠的密封系統(tǒng)和防爆裝置。因?yàn)榫邼撛诘谋ㄎｋU(xiǎn)，故又名“炸彈”（）。高壓釜的直徑與高度比有一定的要求，對(duì)內(nèi)徑為的高壓釜來(lái)說(shuō)，內(nèi)徑與高度比以：為宜。高度太小或太大都不便控制溫度的分布。由于內(nèi)部要裝酸、堿性的強(qiáng)腐蝕性溶液，當(dāng)溫度和壓力較高時(shí)，在高壓釜內(nèi)要裝有耐腐蝕的貴金屬內(nèi)襯，如鉑

15、金或黃金內(nèi)襯，以防礦化劑與釜體材料發(fā)生反應(yīng)。也可利用在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中釜壁上自然形成的保護(hù)層來(lái)防止進(jìn)一步的腐蝕和污染。如合成水晶時(shí)，由于溶液中的與和釜體中的鐵能反應(yīng)生成一種在該體系內(nèi)穩(wěn)定的化合物，即硅酸鐵鈉（錐輝石）附著于容器內(nèi)壁，從而起到保護(hù)層的作用。礦化劑指的是水熱法生長(zhǎng)晶體時(shí)采用的溶劑。晶體的培養(yǎng)是在高壓釜內(nèi)進(jìn)行的。高壓釜由耐高溫高壓和耐酸堿的特種鋼材制成。上部為結(jié)晶區(qū)，懸掛有籽晶；下部為溶解區(qū)，放置培養(yǎng)晶體的原料，釜內(nèi)填裝溶劑介質(zhì)。由于結(jié)晶區(qū)與溶解區(qū)之間有溫度差如培養(yǎng)水晶，結(jié)晶區(qū)為,溶解區(qū)為而產(chǎn)生對(duì)流，將高溫的飽和溶液帶至低溫的結(jié)晶區(qū)形成過(guò)飽和析出溶質(zhì)使籽晶生長(zhǎng)。溫度降低并已析出了部分溶

16、質(zhì)的溶液又流向下部，溶解培養(yǎng)料，如此循環(huán)往復(fù)，使籽晶得以連續(xù)不斷地長(zhǎng)大。直拉法：直拉法又稱為切克勞斯基法，它是年由切克勞斯基（）建立起來(lái)的一種晶體生長(zhǎng)方法，簡(jiǎn)稱法。法的特點(diǎn)是在一個(gè)直筒型的熱系統(tǒng)匯總，用石墨電阻加熱，將裝在高純度石英坩堝中的多晶硅熔化，然后將籽晶插入熔體表面進(jìn)行熔接，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)籽晶，再反轉(zhuǎn)坩堝，籽晶緩慢向上提升，經(jīng)過(guò)引晶、放大、轉(zhuǎn)肩、等徑生長(zhǎng)、收尾等過(guò)程，一支硅單晶就生長(zhǎng)出來(lái)了。在單晶硅生長(zhǎng)中用到的材料是電子級(jí)多晶硅，它從石英（O中提煉出來(lái)并被提純至純度。在一個(gè)可抽真空的腔室內(nèi)置放著一個(gè)由熔融石英制成的坩堝，多晶就裝填在此坩堝中，腔室回充保護(hù)性氣氛，將坩堝加熱至0左右。接著，一塊

17、小的用化學(xué)方法蝕刻的籽晶直徑約長(zhǎng)約降下來(lái)與多晶熔料相接觸，籽晶必須是嚴(yán)格定向的，因?yàn)樗且粋€(gè)復(fù)制樣本，在其基礎(chǔ)上將要生長(zhǎng)出大塊的，稱為晶錠（）的晶體。目前的硅晶錠，直徑可達(dá)以上，長(zhǎng)度有2這是一種直接從熔體中拉出單晶的方法。熔體置柑塌中，籽晶固定于可以旋轉(zhuǎn)和升降的提拉桿上。降低提拉桿，將籽晶插入熔體，調(diào)節(jié)溫度使籽晶生長(zhǎng)。提升提拉桿，使晶體一面生長(zhǎng)，一面被慢慢地拉出來(lái)。這是從熔體中生長(zhǎng)晶體常用的方法。用此法可以拉出多種晶體，如單晶硅、白鎢礦、釔鋁榴石和均勻透明的紅寶石等。焰熔法：又稱維爾納葉法l）P從熔體中人工制取單晶的方法之一。將調(diào)配好的原料細(xì)粉從管口漏下，均勻噴灑在氫氧焰中被熔化后，再冷凝結(jié)晶

18、于種晶或“梨形單晶”頂層；梨晶長(zhǎng)大是從頂部熔化的圓錐開始，生長(zhǎng)過(guò)程中其底座下降并旋轉(zhuǎn)，以確保其熔融表面有合宜的溫度逐層生長(zhǎng)，邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊晶出的人工寶石具有如同唱片紋的弧線生長(zhǎng)紋或色帶，以及珠形、蝌蚪狀氣泡等特征；不用坩堝的這種方法可以低成本制取合成紅寶石、藍(lán)寶石、尖晶石、金紅石及人造鈦酸鍶等多種人工寶石。焰熔法是從熔體中生長(zhǎng)單晶體的方法。其原料的粉末在通過(guò)高溫的氫氧火焰后熔化，熔滴在下落過(guò)程中冷卻并在種晶上固結(jié)逐漸生長(zhǎng)形成晶體。焰熔法的粗略的說(shuō)是利用氫及氧氣在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生高溫,使一種疏松的原料粉末（）通過(guò)氫氧焰撒下焰融，并落在一個(gè)冷卻的結(jié)晶桿上結(jié)成單晶。坩堝下降法：該方法的創(chuàng)始人是，他于年發(fā)表了

19、論文。又發(fā)展了他的方法。該方法也稱為法。該法的特點(diǎn)是讓熔體在坩堝中冷卻而凝固。凝固過(guò)程雖然都是由坩堝的一端開始而逐漸擴(kuò)展到整個(gè)熔體，但方式不同。坩堝可以垂直放置，熔體自下而上凝固，或自上而下凝固。一個(gè)籽晶插入熔體上部，這樣，在生長(zhǎng)初期，晶體不與鍋壁接觸，以減少缺陷。坩堝也可以水平放置（使用“舟”形坩堝）。凝固過(guò)程中可通過(guò)移動(dòng)固液界面來(lái)完成，移動(dòng)界面的方式是移動(dòng)坩堝或移動(dòng)加熱爐或降溫均可。坩堝下降法一般采用自發(fā)成核生長(zhǎng)晶體，其獲得單晶體的依據(jù)就是晶體生長(zhǎng)中的幾何淘汰規(guī)律，原理如下圖所示。在一根管狀容器底部有三個(gè)方位不同的晶核ABC其生長(zhǎng)速度因方位不同而不同。假設(shè)晶核的最大生長(zhǎng)速度方向與管壁平行，

20、晶核和則與管壁斜交。由圖中可以看到，在生長(zhǎng)過(guò)程中，核和核的成長(zhǎng)空間因受到核的排擠而不斷縮小，在成長(zhǎng)一段時(shí)間以后終于完全被核所湮沒，最終只剩下取向良好的核占據(jù)整個(gè)熔體而發(fā)展成單晶體，這一現(xiàn)象即為幾何淘汰規(guī)律。區(qū)熔法：區(qū)熔法又稱法，即懸浮區(qū)熔法。區(qū)熔法是利用熱能在半導(dǎo)體棒料的一端產(chǎn)生一熔區(qū)，再熔接單晶籽晶。調(diào)節(jié)溫度使熔區(qū)緩慢地向棒的另一端移動(dòng)，通過(guò)整根棒料，生長(zhǎng)成一根單晶，晶向與籽晶的相同。區(qū)熔法分為兩種：水平區(qū)熔法和立式懸浮區(qū)熔法。前者主要用于鍺、等材料的提純和單晶生長(zhǎng)。后者主要用于硅，這是由于硅熔體的溫度高，化學(xué)性能活潑，容易受到異物的玷污，難以找到適合的舟皿，不能采用水平區(qū)熔法。如果需要生長(zhǎng)

21、及高純度的硅單晶，其技術(shù)選擇是懸浮區(qū)熔提煉，該項(xiàng)技術(shù)一般不用于。區(qū)熔法可以得到低至的載流子濃度。區(qū)熔生長(zhǎng)技術(shù)的基本特點(diǎn)是樣品的熔化部分是完全由固體部分支撐的，不需要坩堝。柱狀的高純多晶材料固定于卡盤，一個(gè)金屬線圈沿多晶長(zhǎng)度方向緩慢移動(dòng)并通過(guò)柱狀多晶，在金屬線圈中通過(guò)高功率的射頻電流，射頻功率技法的電磁場(chǎng)將在多晶柱中引起渦流，產(chǎn)生焦耳熱，通過(guò)調(diào)整線圈功率，可以使得多晶柱緊鄰線圈的部分熔化，線圈移過(guò)后，熔料在結(jié)晶為為單晶。另一種使晶柱局部熔化的方法是使用聚焦電子束。整個(gè)區(qū)熔生長(zhǎng)裝置可置于真空系統(tǒng)中，或者有保護(hù)氣氛的封閉腔室內(nèi)。泡生法：又稱之為凱氏長(zhǎng)晶法簡(jiǎn)稱法其原理與直拉法類似，先將原料加熱至熔點(diǎn)后

22、熔化形成熔湯，再以單晶之晶種，又稱籽晶棒接觸到熔湯表面，在晶種與熔湯的固液界面上開始生長(zhǎng)和晶種相同晶體結(jié)構(gòu)的單晶，晶種以極緩慢的速度往上拉升，但在晶種往上拉晶一段時(shí)間以形成晶頸，待熔湯與晶種界面的凝固速率穩(wěn)定后，晶種便不再拉升，也沒有作旋轉(zhuǎn)，僅以控制冷卻速率方式來(lái)使單晶從上方逐漸往下凝固，最后凝固成一整個(gè)單晶晶碇泡生法（）的原理與直拉法類似。首先原料熔融，再將一根受冷的籽晶與熔體接觸，如果界面的溫度低于凝固點(diǎn)，則籽晶開始生長(zhǎng)。為了使晶體不斷長(zhǎng)大，就需要逐漸降低熔體的溫度，同時(shí)旋轉(zhuǎn)晶體，以改善熔體的溫度分布。也可以緩慢地或分階段地上提晶體，以擴(kuò)大散熱面。晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中或生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)不與坩堝壁接觸

23、，這就大大減少了晶體的應(yīng)力，不過(guò)，當(dāng)晶體與剩余的熔體脫離時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生較大的熱沖擊。泡生法是利用溫度控制生長(zhǎng)晶體，生長(zhǎng)時(shí)只拉出晶體頭部，晶體部分依靠溫度變化來(lái)生長(zhǎng)，而拉出頸部的同時(shí)，調(diào)整加熱電壓以使得熔融的原料達(dá)到最合適的生長(zhǎng)溫度范圍。以倍頻混頻非線性光學(xué)效應(yīng)原理分析光參量振蕩器工作原理：一束頻率為泵頻的強(qiáng)激光和一束頻率為（信號(hào)頻率簡(jiǎn)作信頻）的弱激光同時(shí)射入非線性介質(zhì)時(shí)，如信頻光被放大同時(shí)產(chǎn)生頻率為的閑置頻率光，這種現(xiàn)象稱為光參量放大。若將此非線性介質(zhì)置于諧振腔中腔鏡對(duì)泵頻光透射，1對(duì)信頻光或閑頻光（或兩者）高反射則在頻率為的激光作用下從鏡將輸出頻率為和的激光。這就是光參量振蕩器。它是一種可調(diào)

24、諧激光器，可以以脈沖工作，也可以連續(xù)工作。雙諧振蕩器的諧振腔鏡對(duì)和都具有高反射率其閾值較低，但轉(zhuǎn)換效率最多只有。單諧振蕩器的諧振腔鏡只對(duì)（或）具有高反射率，其閾值較高但轉(zhuǎn)換效率高，理論上可達(dá)%。光參量振蕩器對(duì)滿足墻KKKK，即的信頻和閑頻光具有最大的增益。這稱為相位匹配條件。式中，KpKsK和PS分別為泵頻、信頻、閑頻光的波矢和折射率。實(shí)現(xiàn)相位匹配的方法，主要是利用晶體的各向異性和色散。光參量振蕩器只對(duì)滿足相位匹配條件的信頻和閑頻光才具有最大增益。因而用某種方法改變晶體的折射率（通常。和的改變量并不相同）信頻和閑頻光的頻率便也發(fā)生相應(yīng)變化，從而實(shí)現(xiàn)光參量振蕩器頻率的調(diào)諧。通常改變晶體的溫度和取向（角度）可在大范圍內(nèi)調(diào)諧，而利用外加電場(chǎng)和壓力可進(jìn)行小范圍細(xì)調(diào)。光參量振蕩OPO是波長(zhǎng)可調(diào)諧的相干光光源。能將一個(gè)頻率的激光轉(zhuǎn)換為信號(hào)和空閑頻率的相干輸出而且，可以在一個(gè)很寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧，是可調(diào)諧激光產(chǎn)生的重要手段之一。光參量振蕩是目前產(chǎn)生大范圍連續(xù)可調(diào)波長(zhǎng)（波長(zhǎng)從紅外到可見光甚至紫外光）激光的唯一方法光學(xué)參量振蕩器（OPO）作為一種寬調(diào)諧相干光源，克服了固體和氣體激光器輸出波長(zhǎng)的局限性，能夠產(chǎn)生從紫外到遠(yuǎn)紅外激光。一束頻率和強(qiáng)度比較高的激光束與一束頻率及強(qiáng)度較低得光束同時(shí)通過(guò)非線性介質(zhì)，結(jié)果是信號(hào)波獲得放大，同時(shí)還產(chǎn)生出第三束光波（稱為空