CN109252211A - 一种激光晶体的生长装置及方法 - Google Patents

一种激光晶体的生长装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109252211A
CN109252211A CN201811420244.XA CN201811420244A CN109252211A CN 109252211 A CN109252211 A CN 109252211A CN 201811420244 A CN201811420244 A CN 201811420244A CN 109252211 A CN109252211 A CN 109252211A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weighing sensor
electronic scale
connect
laser crystal
grower
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811420244.XA
Other languages
English (en)
Inventor
毕海
赵海亮
韩剑锋
李洪峰
杨国利
马晓明
崔艳军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING OPTO-ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
BEIJING OPTO-ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING OPTO-ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical BEIJING OPTO-ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201811420244.XA priority Critical patent/CN109252211A/zh
Publication of CN109252211A publication Critical patent/CN109252211A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
    • C30B15/28—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using weight changes of the crystal or the melt, e.g. flotation methods

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种激光晶体的生长装置及方法，属于激光晶体领域。所述生长装置包括：炉体、电机、电子秤、提升机构；电机的输出轴与下入炉体内部的籽晶杆顶端连接；提升机构与电子秤的支座连接；电子秤还包括：第一端与支座连接、第二端与电机的外壳连接的多个称重传感器；多个称重传感器的设置数量为2个或3个；多个称重传感器以并联方式电性连接，相邻两个称重传感器形成有预设夹角。本发明通过在电子秤的支座上设置多个以并联方式电性连接的称重传感器，相邻两个称重传感器形成有预设夹角，使得电子秤不仅在保证分辨率的前提下可提高自身量程，可精确控制激光晶体的生长速率，能改善激光晶体的外形尺寸，进而可提高激光晶体的光学质量。

Description

一种激光晶体的生长装置及方法
技术领域
本发明涉及激光晶体领域，特别涉及一种激光晶体的生长装置及方法。
背景技术
激光晶体是晶体激光器的工作物质，已广泛应用于激光切割、激光焊接、激光医疗、激光美等领域。随着固体激光技术的快速发展，对激光晶体的输出功率的要求越来越高，则激光晶体的直径相应地也逐渐增大。因此，有必要提供一种激光晶体的生长方法装置，以生产大直径的激光晶体。
现有技术提供了一种激光晶体的生长装置，该装置可应用于上称重自动直径控制方法，以制备大直径的激光晶体。该生长装置包括：炉体、电机、电子秤、提升机构；电机的输出轴与下入炉体内部的籽晶杆顶端连接；提升机构与电子秤的支座连接。其中，电子秤包括：支座，两端分别与支座、电机的外壳连接的称重传感器；称重传感器用于检测激光晶体的质量，进而可达到激光晶体等径生长的目的。
设计人发现现有技术至少存在以下问题：
由于激光晶体的直径较大，其重量也相对较大，小量程的称重传感器不能满足使用要求；而大量程的称重传感器分辨率小，降低了检测精度，不能使激光晶体等径生长，影响激光晶体的光学质量。
发明内容
本发明实施例提供了一种激光晶体的生长装置及方法，可以解决上述问题。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种激光晶体的生长装置，包括炉体、电机、电子秤、提升机构；
所述电机的输出轴与下入所述炉体内部的籽晶杆顶端连接；
所述提升机构与所述电子秤的支座连接；
所述电子秤还包括：第一端与所述支座连接、第二端与所述电机的外壳连接的多个称重传感器；
所述多个称重传感器的设置数量为2个或3个；
所述多个称重传感器以并联方式电性连接，且相邻两个所述称重传感器形成有预设夹角。
在一种可能的设计中，所述电子秤还包括：上、下端分别与所述称重传感器的第二端、所述电机的外壳连接的悬挂件。
在一种可能的设计中，所述支座包括：第一竖直板、与所述第一竖直板垂直连接的第一水平板；
所述第一竖直板与所述提升机构连接；
所述称重传感器的第一端与所述第一水平板连接。
在一种可能的设计中，当所述多个称重传感器的设置数量为2个时，所述支座还包括：上、下端面分别与称重传感器的第二端、所述悬挂件的顶部连接的加固件。
在一种可能的设计中，所述支座还包括：第一端与所述第一水平板连接、第二端与所述悬挂件连接的支撑件。
在一种可能的设计中，所述支座包括两组所述支撑件，两组所述支撑件的第一端分别连接在所述第一水平板的两个相对侧壁上；
所述支撑件包括：第二竖直板、与所述第二竖直板垂直连接的第二水平板；
所述第二竖直板与所述第一水平板的侧壁连接；
所述第二水平板与所述悬挂件的顶部连接。
在一种可能的设计中，所述第二竖直板中远离所述第一竖直板的一端设置有卡槽；
所述第二水平板穿过并固定在所述卡槽内。
在一种可能的设计中，当所述多个称重传感器的设置数量为3个时，所述第一水平板上设置有竖直通孔；
所述称重传感器的第二端位于所述竖直通孔的上方，并与所述悬挂件的顶部连接。
在一种可能的设计中，所述电子秤还包括：同时与三个所述称重传感器第二端连接的限位板；
所述悬挂件穿过所述竖直通孔与所述限位板连接。
另一方面，提供了一种激光晶体的生长方法，所述生长方法包括：利用上述任一项所述的生长装置生长所述激光晶体。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的激光晶体的生长装置通过在电子秤的支座上设置多个称重传感器，该多个称量传感器以并联方式电性连接，使得电子秤不仅在保证分辨率的前提下可提高自身量程，可精确控制激光晶体的生长速率，能改善激光晶体的外形尺寸，进而可提高激光晶体的光学质量；另外，相邻两个称重传感器形成有预设夹角，使得2个或3个传感器之间构成稳定的三角形结构，可提高电子秤的稳定性，可生长大尺寸、质量达标的激光晶体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的激光晶体的生长装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种电子秤的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种电子秤的结构示意图；
下面对附图中的各个标号进行说明：
1-炉体；
101-籽晶杆；
102-坩埚；
103-保温筒；
1031-内保温筒；
1032-中保温筒；
1033-外保温筒；
104-壳体；
105-加热线圈；
2-电机；
3-电子秤；
301-支座；
3011-第一竖直板；
3012-第一水平板；
30121-竖直通孔；
3013-支撑件；
30131-第二竖直板；
301311-卡槽；
30132-第二水平板；
3014-加固件；
302-称重传感器；
303-悬挂件；
3031-大径圆杆；
30311-操作窗口；
3032-中径圆杆；
3033-小径圆杆；
304-限位板；
4-提升机构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
需要说明的是，由于本发明实施例提供的激光晶体的生长装置应用于上称重自动直径控制方法，则该生长装置应与处理单元以及控制单元配合使用。其中，处理单元将称重传感器302所传递的质量信息转化成电信号，并传递至控制单元；控制单元根据电信号的大小，来调节炉体1的发热功率，进而调控炉体1的温度场，以达到激光晶体等径生长的目的。
一方面，本发明实施例提供了一种激光晶体的生长装置，如附图1所示，该生长装置包括炉体1、电机2、电子秤3、提升机构4；电机2的输出轴与下入炉体1内部的籽晶杆101顶端连接；提升机构4与电子秤3的支座301连接；进一步地，如附图1所示，该电子秤3还包括：第一端与支座301连接、第二端与电机2的外壳连接的多个称重传感器302；多个称重传感器302的设置数量为2个或3个(参见附图2或附图3)；多个所述称重传感器302以并联方式电性连接，且相邻两个称重传感器302形成有预设夹角。
需要说明的是，为了能对上述多个称重传感器302所采集的激光晶体的质量信息进行耦合，上述多个称重传感器302应为相同的称重传感器，即上述多个称重传感器302的参数均相同，例如分辨率、量程、内部电路布置。
下面就本发明实施例提供的激光晶体的生长装置的工作原理给予描述：
由于电子秤3包括多个并联电性连接的称重传感器302，不仅可使多个称量传感器302的量程叠加，例如，若电子秤3含有3个量程为20kg的称重传感器302，则该电子秤3的量程为60kg(20kg×3)，而且多个称量传感器302的分比率为称重传感器302的设置数量等于举例来说，若电子秤3含有3个分辨率为0.02g的称重传感器302，且相邻两个称重传感器302之间的预设夹角为60°，则该电子秤3的分辨率为小于(0.02×3)g。可看出上述设置的多个称重传感器302可在增大电子秤3量程的同时，又能保证电子秤3的测量精度，可精确控制激光晶体的生长速率，能改善激光晶体的外形尺寸，进而可提高激光晶体的光学质量。
又因为电子秤3中相邻两个称重传感器302形成有预设夹角，使得2个或3个传感器之间构成稳定的三角形结构，可提高电子秤3的稳定性，进而在保证激光晶体质量稳定的前提下，可增大与电子秤2连接的电机2的转速，基于电机2的转速与待生长激光晶体的重量、尺寸成正比，进而可生长大尺寸的激光晶体，以提高生长装置的使用范围。
可见，本发明实施例提供的激光晶体的生长装置通过在电子秤3的支座301上设置多个称重传感器302，该多个称量传感器302以并联方式电性连接，使得电子秤3不仅在保证分辨率的前提下可提高自身量程，可精确控制激光晶体的生长速率，能改善激光晶体的外形尺寸，进而可提高激光晶体的光学质量；另外，相邻两个称重传感器302形成有预设夹角，使得2个或3个传感器之间构成稳定的三角形结构，可提高电子秤3的稳定性，可生长大尺寸、质量达标的激光晶体。
为了便于将称重传感器302的第二端与电机2的外壳连接，如附图2、附图3所示，本发明实施例中，电子秤3还包括：上、下端分别与称重传感器302的第二端、电机2的外壳连接的悬挂件303。
其中，上述悬挂件303可设置成多种结构，举例来说，如附图2所示，该悬挂件303包括：自上而下依次连接的大径圆杆3031、中径圆杆3032与小径圆杆3033；大径圆杆3031具有内腔，且侧壁上设置有与内腔连通的多个操作窗口30311；大径圆杆3031与称重传感器302的第二端连接，小径圆杆3033与电机2的外壳连接。
将悬挂件303设置成上述结构，不仅可利用多个操作窗口30311，便于将大径圆杆3031与称重传感器302的第二端连接，而且也减小了悬挂件303的重量，降低悬挂件303从称重传感器302的第二端上脱落的风险，可延长电子称3的使用寿命。
用于支撑上述称重传感器302、并固定在提升机构4上的支座301的结构可设置成多种，只要不影响称重传感器302的获取激光晶体的质量信息即可。
举例来说，如附图2、如附图3所示，本发明实施例中的支座301包括：第一竖直板3011、与第一竖直板3011垂直连接的第一水平板3012；第一竖直板3011与提升机构4连接；称重传感器302的第一端与第一水平板3012连接。将支座301设置成该结构，便于支座301的生产加工。
其中，第一水平板3012可焊接在第一竖直板3011上，也或者采用螺钉连接的方式设置在第一竖直板3011上。另外，为了便于更换电子秤3，第一竖直板3011与提升机构4可拆卸连接，也可采用螺钉连接的方式进行连接。
当多个称重传感器302的设置数量为2个时，如附图2所示，支座301还包括：上、下端面分别与称重传感器302的第二端、悬挂件303的顶部连接的加固件3014。
通过如上设置，可使得两个称重传感器302与加固件3014之间构成稳定的三角形结构，利于提高电子秤3的稳定性能。
其中，上述称重传感器302的一端可采取螺钉连接的方式与第一水平板3012连接，另一端也可采取螺钉连接的方式与悬挂件303的大径圆杆3031连接，利于更换称重传感器302。
为了进一步地提高传感器302的稳定性，如附图2所示，支座301包括两组支撑件3013，两组支撑件3013的第一端分别连接在第一水平板3012的两个相对侧壁上；支撑件3013包括：第二竖直板30131、与第二竖直板30131垂直连接的第二水平板30132；第二竖直板30131与第一水平板3012的侧壁连接；第二水平板30132与悬挂件303的顶部连接。
需要说明的是，当第二水平板30132连接在悬挂件303的顶部时，为了防止支撑件3013的第二端不与称重传感器302接触，上述加固件3013的厚度大于第二水平板30132的厚度。
其中，第二竖直板30131采用螺钉连接的方式与第一水平板3012连接，第二水平板30132也采用螺钉连接的方式与悬挂件303的顶部连接，这样便于更换悬挂件303、支撑件3013以及第一水平板3012，以提高电子秤3的使用寿命。
另外，本发明实施例为了减少更换成本，将第二竖直板30131与第二水平板30132的连接方式设置成以下方式：如附图2所示，第二竖直板30131中远离第一竖直板3011的一端设置有卡槽301311；第二水平板30132穿过并固定在卡槽301311内。
当多个称重传感器302的设置数量为3个时，为了将上述称重传感器302连接在第一水平板3012以及悬挂件303的顶部，如附图3所示，第一水平板3012上设置有竖直通孔30121；第二连接体3043位于竖直通孔30121的上方，并与悬挂件303的顶部连接。
进一步地，为了便于将第二连接体3043与悬挂件303的顶部连接，如附图3所示，电子秤3还包括：同时与三个称重传感器302连接的限位板304；悬挂件303穿过竖直通孔30121与限位板304连接。
其中，限位板304可通过螺钉连接的方式同时与三个称重传感器302连接，以便于更换悬挂件303、限位板304以及称重传感器302。
另外，本发明实施例不对限位板304的结构进行限制，举例来说，本发明实施例中的限位板307的结构可设置成圆形板或者三瓣式结构。
如附图1所示，本发明实施例中的炉体1包括坩埚102、设置在坩埚102外部的保温筒103、套装在保温筒103外部的壳体104、设置在保温筒103与壳体104之间的加热线圈105、下端可移动地依次穿过壳体104、保温筒103伸入至坩埚102内的籽晶杆101。
其中，坩埚102主要用于盛放激光晶体的原材料，且该原材料在坩埚102内进行熔化以及凝固过程，因此坩埚102应具有一定的强度，即可耐高温、又可减弱晶体凝固时对坩埚102造成的形变。故，本发明实施例中，坩埚102可设置为由轧板工艺制备、纯度高于99.95％、壁厚为3mm～6mm的铱金坩埚。
由于利用坩埚102要制备大尺寸、高重量的激光晶体，该坩埚102的内径为120mm～350mm(举例来说，可设置成120mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm等)、高度与内径的比值为1：(0.9～1.1)。
保温筒103的顶部的中间位置设置有用于穿过籽晶杆101以及提拉生长晶体的通孔。为了获得适宜优质晶体生长的空间温度分布，该通孔的孔径为90mm-140mm，举例来说，该孔径可以设置为90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm等。
另外，保温筒103的底部的中间部位也设置有用于向坩埚102输送氮气的通孔。其中，该通孔的孔径与氮气管道的外径相适配。
具体地，如附图1所示，该保温筒103包括由内至外依次套装的内保温筒1031、中保温筒1032和外保温筒1033。其中，为了提高保温效果，内保温筒1031与中保温筒1032，以及中保温筒1031与外保温筒1032之间均设有第一间隙和第二间隙，第一间隙和第二间隙的宽度均为1mm-2mm。举例来说，上述间隙的宽度可设置为1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm等。
需要说明的是，第一间隙和第二间隙的宽度可以设置成相同，也可以不同。
为了进一步地提高保温效果，第一间隙和第二间隙均可以为不相通的间隙，即第一间隙和第二间隙中的至少一个均可以设置成具有多个封闭的空腔，从而既充分利用了气体保温的效果，又减少了间隙内部因惰性气体强烈对流造成的散热，提高了整体保温效果。举例来说，为了提高上述的保温筒的适应性，可以使中保温筒1032和内保温筒1031中的每层的保温筒均由多个较短的圆柱筒构成，其中每两个圆柱筒相接的部位可以通过使用外径略大的氮化硼陶瓷环作为连接部件，以隔绝两层保温筒之间的空隙，提高保温效果。
其中，内保温筒1031的材质为掺碳量为8wt％-10wt％(举例来说，可设置成为8wt％、9wt％、10wt％等)的掺碳的氮化硼陶瓷，壁厚为10mm-15mm(举例来说，可设置成为10mm、13mm、15mm等)；中保温筒1032的材质为掺碳量为4wt％-6wt％(举例来说，可设置成为4wt％、5wt％、6wt％等)的掺碳的氮化硼陶瓷，壁厚为25mm-35mm(举例来说，可设置成为25mm、30mm、35mm等)；外保温筒1033的材质为掺碳量为0.01wt％-2wt％(举例来说，可设置成为0.01wt％、1wt％、2wt％等)的掺碳的氮化硼陶瓷，壁厚为10mm-15mm(举例来说，可设置成为10mm、13mm、15mm等)。
通过将上述各层保温筒的材质和壁厚进行上述设置，其效果是既提高了保温材料对红外热辐射的隔绝能力，降低了导热系数，又保证了保温材料的机械力学强度，为了进一步保证保温材料隔热效果和力学强度，可以将内层保温筒，中层保温筒和外层保温筒材料的密度分别设置为≥1.8g/cm3、密度≥1.4g/cm3以及密度≥1.8g/cm3。
保温筒103的直径根据所采用的坩埚102的尺寸确定，为了在保证保温隔热效果的同时，便于坩埚102的安装，本发明实施例限定内保温筒1031的内径比坩埚102直径大8mm-10mm，内保温筒1031的高度为坩埚102的高度的2.5-3.5倍。
壳体104应与保温筒103相适配，且该壳体104的底部设置有带有阀门的进气管，该进气管与保温筒103底部的通孔连接；相应地，该壳体104的上部还设置有带有阀门的排气管。该壳体104顶部的中间位置设置有用于穿过籽晶杆101的通孔，而且该壳体104顶部设置有用于观察晶体生长情况的观察窗口。而在实际应用时，为了便于观察下籽晶，通常在晶体生长侧保温材料上，开有观察窗口，观察窗口的存在，虽然利于时时观察晶体生长情况，但却造成晶体周围传热的突变，周围空间温度分布不对称，靠近观察窗口位置熔体液面的温度梯度与其它位置存在较大差异，为了克服这种不对称性，提拉法生长晶体时，晶体总是处于不停旋转之中，这种旋转虽然弥补了空间温度不对称对晶体外形造成的不良影响，但固液界面的形状却始终存在一个周期性波动，降低了生长出晶体的光学均匀性。为了解决上述问题，本发明实施例通过在炉体1的炉体顶部设置用于观察晶体生长情况的观察窗口，从炉体顶部进行观察下籽晶，并利用上称重自动控径技术控制晶体直径，取消了保温筒侧面的观察口，从而可构建出径向温度分布对称性高的温度梯度场，消除固液界面的周期性波动，提高所生成激光晶体的光学均匀性。
加热线圈105可为感应加热线圈或电阻加热线圈，其材质可设置成多种类型，举例来说，本发明实施例中的加热线圈105的为铜加热线圈，该类加热线圈具有导热率高的特点。
另一方面，本发明实施例还提供了一种激光晶体的生长方法，所述生产方法包括：利用上述任一项所述的生长装置生长激光晶体。
本发明实施例提供的生长方法可利用本发明实施例提供的生长装置来制备大尺寸、质量好的激光晶体。
下面以大尺寸的Nd:YAG激光晶体为例，详细说明其制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤101、根据化学式Nd3xY3×(1-x)Al5O12的化学计量比，其中，0＜x＜0.06，配制用于生长掺Nd钇铝石榴石晶体的原料，并将该原料放入坩埚102内，然后将用于生长掺Nd钇铝石榴石晶体的籽晶安装到籽晶杆101上。
其中，为了提高所生成的掺Nd钇铝石榴石晶体的光学均匀性，得到良好的晶体质量，用于生长掺Nd钇铝石榴石晶体的原料包括：纯度高于99.99％的Al2O3、Nd2O3、Y2O3，或者纯度高于99.99％的掺Nd钇铝石榴石多晶料。
另外，用于生长掺Nd钇铝石榴石晶体的籽晶为直径4mm-8mm的＜111＞或者＜100＞方向的钇铝石榴石单晶或者掺Nd钇铝石榴石单晶。
步骤102、关闭炉体1的炉门，抽真空至炉体1内的压力低于10Pa后，向炉体1内充入纯度高于99.999％的氮气直至炉体1内的压力为0.02MPa。
该步骤可具体为：向炉体1内充入纯度高于99.999％的氮气，当所述炉体1内的压力达到0.02MPa时，停止充入氮气，保压20-30min，再次抽真空至炉体1内的压力低于10Pa；，然后充入纯度高于99.999％的氮气至炉体1内的压力为0.02MPa，保压20-30min，再次抽真空至炉体1内的压力低于10Pa；再次充入高纯氮气，如此反复操作至少3次
步骤103、以50-100℃/h的升温速率，升温至1750-1850℃，优选1800℃，然后以低于20℃/h的升温速率，升温至所述原料熔化。
步骤104、待原料完全熔化为熔体后，下籽晶，使籽晶进入熔体内部的深度为1mm-3mm，开启电机2，使转速为20-100rpm，维持1h-2h。
该步骤具体为:通过设置在炉体1顶部的观察窗口进行观察，使籽晶进入熔体内部的深度为1mm-3mm，并控制籽晶的几何大小不发生改变，即籽晶既不变粗也不变细。
步骤105、在晶体生长直径自动控制软件界面上，预设待生长的掺Nd钇铝石榴石晶体的几何形状，然后开启提拉系统，根据预设的几何形状，控制晶体的转速为5rpm-100rpm，拉速为0.3mm/h-2.0mm/h，进行晶体的放肩及等径过程。
步骤106、待晶体的等径过程结束后，以80mm/min-120mm/min的速度，拉脱生长的掺Nd钇铝石榴石晶体，至该掺Nd钇铝石榴石晶体的末端与熔体液面的距离为10-30mm，然后恒温0.5-2.0h。
步骤107、缓慢打开设置在炉体1的壳体104底部的阀门，向坩埚102底部通入纯度高于99.999％的氮气，控制该氮气的流量为0.5-2.0L/min，与此同时，缓慢打开设置在炉体1的壳体104底部的阀门，使在炉体1内的气体至少部分地排出，以维持在炉体1内部的气体压力不变。
步骤108、控制降温速率为10℃/h-60℃/h，进行降温过程，至所述炉体1内的温度降至20-30℃，得到所述掺Nd钇铝石榴石晶体。
其中，上述所述的“升温熔料、下籽晶、放肩、等径、降温、取晶”均为本领域常用的技术术语，且有关上述各过程的操作方式也为本领域现有技术，本发明实施例在此不对它们做具体限定。
可见，利用本发明实施例提供的生长装置，可实现高转速的稳定称量，保证了电子秤的精度，实现了晶体生长过程中的平界面控制，大幅提高了激光晶体的选材率；同时，也扩大了电子秤的量程，大幅提高的晶体的生长尺寸，提高了晶体出材体积；通过在炉体的顶部设置观察窗口，从而可构建出径向温度分布对称性高的温度梯度场，消除固液界面的周期性波动，提高所生成激光晶体的光学均匀性；另外，通过增大第一放肩过程之前籽晶的转速以及放肩过程以及等径过程的转速，避免由于固液界面形状而导致晶体的小面生长，提高了激光晶体的选材面积。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光晶体的生长装置，包括炉体(1)、电机(2)、电子秤(3)、提升机构(4)；
所述电机(2)的输出轴与下入所述炉体(1)内部的籽晶杆(101)顶端连接；
所述提升机构(4)与所述电子秤(3)的支座(301)连接；
其特征在于，所述电子秤(3)还包括：第一端与所述支座(301)连接、第二端与所述电机(2)的外壳连接的多个称重传感器(302)；
所述多个称重传感器(302)的设置数量为2个或3个；
所述多个称重传感器(302)以并联方式电性连接，且相邻两个所述称重传感器(302)形成有预设夹角。
2.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述电子秤(3)还包括：上、下端分别与所述称重传感器(302)的第二端、所述电机(2)的外壳连接的悬挂件(303)。
3.根据权利要求2所述的生长装置，其特征在于，所述支座(301)包括：第一竖直板(3011)、与所述第一竖直板(3011)垂直连接的第一水平板(3012)；
所述第一竖直板(3011)与所述提升机构(4)连接；
所述称重传感器(302)的第一端与所述第一水平板(3012)连接。
4.根据权利要求3所述的生长装置，其特征在于，当所述多个称重传感器(302)的设置数量为2个时，所述支座(301)还包括：上、下端面分别与称重传感器(302)的第二端、所述悬挂件(303)的顶部连接的加固件(3014)。
5.根据权利要求4所述的生长装置，其特征在于，所述支座(301)还包括：第一端与所述第一水平板(3012)连接、第二端与所述悬挂件(303)连接的支撑件(3013)。
6.根据权利要求5所述的生长装置，其特征在于，所述支座(301)包括两组所述支撑件(3013)，两组所述支撑件(3013)的第一端分别连接在所述第一水平板(3012)的两个相对侧壁上；
所述支撑件(3013)包括：第二竖直板(30131)、与所述第二竖直板(30131)垂直连接的第二水平板(30132)；
所述第二竖直板(30131)与所述第一水平板(3012)的侧壁连接；
所述第二水平板(30132)与所述悬挂件(303)的顶部连接。
7.根据权利要求6所述的生长装置，其特征在于，所述第二竖直板(30131)中远离所述第一竖直板(3011)的一端设置有卡槽(301311)；
所述第二水平板(30132)穿过并固定在所述卡槽(301311)内。
8.根据权利要求3所述的生长装置，其特征在于，当所述多个称重传感器(302)的设置数量为3个时，所述第一水平板(3012)上设置有竖直通孔(30121)；
所述称重传感器(302)的第二端位于所述竖直通孔(30121)的上方，并与所述悬挂件(303)的顶部连接。
9.根据权利要求8所述的生长装置，其特征在于，所述电子秤(3)还包括：同时与三个所述称重传感器(302)第二端连接的限位板(304)；
所述悬挂件(303)穿过所述竖直通孔(30121)与所述限位板(304)连接。
10.一种激光晶体的生长方法，其特征在于，所述生长方法包括：利用权利要求1～9任一项所述的生长装置生长所述激光晶体。
CN201811420244.XA 2018-11-26 2018-11-26 一种激光晶体的生长装置及方法 Pending CN109252211A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811420244.XA CN109252211A (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种激光晶体的生长装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811420244.XA CN109252211A (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种激光晶体的生长装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109252211A true CN109252211A (zh) 2019-01-22

Family

ID=65042128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811420244.XA Pending CN109252211A (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种激光晶体的生长装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109252211A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1995484A (zh) * 2006-12-16 2007-07-11 杭州慧翔电液技术开发有限公司 传感器外置式晶体提升装置
CN101831692A (zh) * 2009-11-24 2010-09-15 成都东骏激光股份有限公司 提拉法晶体生长自动控制装置
CN103469296A (zh) * 2013-03-29 2013-12-25 浙江晶盛机电股份有限公司 一种用于蓝宝石炉的三等分圆盘称重装置
CN103911653A (zh) * 2014-03-27 2014-07-09 中山大学 一种提拉法生长人工晶体的装置
CN104451866A (zh) * 2015-01-07 2015-03-25 杭州晶一智能科技有限公司 泡生法蓝宝石自动长晶设备的称重自卸载装置
CN204385327U (zh) * 2015-01-03 2015-06-10 杭州晶一智能科技有限公司 泡生法蓝宝石自动长晶设备的精确称重系统
CN205115670U (zh) * 2015-11-19 2016-03-30 黄山市东晶光电科技有限公司 一种泡生法蓝宝石晶体炉的新型称重系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1995484A (zh) * 2006-12-16 2007-07-11 杭州慧翔电液技术开发有限公司 传感器外置式晶体提升装置
CN101831692A (zh) * 2009-11-24 2010-09-15 成都东骏激光股份有限公司 提拉法晶体生长自动控制装置
CN103469296A (zh) * 2013-03-29 2013-12-25 浙江晶盛机电股份有限公司 一种用于蓝宝石炉的三等分圆盘称重装置
CN103911653A (zh) * 2014-03-27 2014-07-09 中山大学 一种提拉法生长人工晶体的装置
CN204385327U (zh) * 2015-01-03 2015-06-10 杭州晶一智能科技有限公司 泡生法蓝宝石自动长晶设备的精确称重系统
CN104451866A (zh) * 2015-01-07 2015-03-25 杭州晶一智能科技有限公司 泡生法蓝宝石自动长晶设备的称重自卸载装置
CN205115670U (zh) * 2015-11-19 2016-03-30 黄山市东晶光电科技有限公司 一种泡生法蓝宝石晶体炉的新型称重系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chani et al. Growth of Y3Al5O12: Nd fiber crystals by micro-pulling-down technique
JP2804505B2 (ja) 板／スラブの形の大きな単結晶の成長のための装置及び方法
Becker et al. Top-seeded growth of bismuth triborate, BiB3O6
CN104313693B (zh) 掺杂钇铝石榴石激光晶体的生长装置、晶体生长炉及制备方法
CN101624187B (zh) 一种多晶硅生长铸锭炉
CN107881550A (zh) 一种大尺寸晶体的熔体法晶体生长方法
Christensen et al. A Comparison of Three Sets of Diffraction Data for Al2Y4O9: X-Ray Synchrotron Powder Data, X–Ray Single Crystal Data from Ag Ka Radiation, and Neutron Single Crystal Data from 1.01 ANeutrons
CN105002560B (zh) 近化学计量比铌酸锂晶体的组分可控定向结晶制备方法
CN109252211A (zh) 一种激光晶体的生长装置及方法
JP2006124223A (ja) 酸化物単結晶の製造方法
CN102787350B (zh) 下降法生长500-1000mm长锗酸铋晶体的装置与方法
CN104611764B (zh) 一种微向下提拉晶体生长炉
CN100552096C (zh) 一种改进的适用于BaY2F8单晶体生长的温度梯度法及其装置
CN201321505Y (zh) 用提拉法生长铝酸锂晶体的装置
CN114941171B (zh) 一种用直拉法生长准矩形柱体单晶硅的装置和工艺方法
JPH04154687A (ja) 半導体単結晶製造装置
CN108193270A (zh) 一种三元黄铜矿半导体晶体砷锗镉制备方法
CN208685104U (zh) 一种多坩埚晶体生长炉
WO2023223890A1 (ja) 単結晶引き上げ装置
Morris et al. High temperature solution growth of yttrium aluminium garnet crystals using accelerated crucible rotation
CN108531974A (zh) 一种大尺寸Rb0.5RhO2或Cs0.5RhO2晶体的生长方法
JP2014069994A (ja) タンタル酸リチウム単結晶の製造方法及びタンタル酸リチウム単結晶
CN108221052A (zh) 一种制备大尺寸Zn4B6O13单晶的方法
CN110114519A (zh) 磷化铟单结晶体和磷化铟单结晶衬底
CN102560637B (zh) 一种可控还原气氛泡生炉

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190122

RJ01 Rejection of invention patent application after publication