CN109943881A - 一种kdp类长籽晶单锥晶体生长的载晶架 - Google Patents
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Abstract
一种KDP类长籽晶单锥晶体生长的载晶架，包括上横梁、下托盘、两个搅拌桨以及连接杆，所述的搅拌桨为等腰三角立柱结构；所述的下托盘的上表面的正中央为籽晶的固定位置，所述的两个搅拌桨的顶点棱边朝向下托盘的中心，所述的两个搅拌桨、连接杆、上横梁在同一竖直平面上，所述的两个搅拌桨的下端固定在所述的下托盘同一直径的两端，所述的连接杆下端固定在所述的上横梁的正中间；所有连接处均平滑相连，并在整个载晶架上涂有一层膜以保证光滑。本发明为长籽晶单锥晶体生长提供了合适的载晶架，使得溶质分布更均匀，从而长出更均匀高质量的晶体。
Description
技术领域
本发明涉及KDP类晶体，特别是一种KDP类长籽晶单锥晶体生长的载晶架。
背景技术
KDP/DKDP晶体材料以其较大的非线性光学系数、较宽的透过波段、光学均匀性优良等优点被广泛应用于制作倍频及电光器件。各国的激光惯性约束核聚变(ICF)装置都需要大量高质量、大口径的KDP类晶体；其中，KDP晶体用作光开关和二倍频元件，DKDP晶体用作三倍频元件。但目前国内生长的KDP类晶体主要存在晶体质量较差、纵横比低等缺陷，且进一步造成KDP晶体的切片率低，容易带有柱锥交界面，而且晶体柱锥交界面部分的质量较差，是制约晶体整体质量的短板。
采用基于连续过滤生长的长籽晶单锥晶体生长技术可以提高晶体的纵横比，增大切片效率，同时得到不含柱锥交界面的晶体坯片，但长籽晶单锥生长由于籽晶较长，目前存在溶质场分布不均匀，造成晶体质量下降问题。
发明内容
为克服现有KDP类晶体生长存在的上述问题，本发明提供一种KDP类长籽晶单锥晶体生长的载晶架，该载晶架与现有的载晶架相比，实现了长籽晶生长中溶液的均匀流动，从而生长速度更快，且可以长出更均匀高质量的长籽晶单锥晶体；该载晶架有利于在低生长应力下，快速生长出KDP类长籽晶单锥晶体；生长过程中除自由成锥生长的上端外，所有生长面均为柱面且各个面的生长环境高度相似，具有更高的光学均匀性；且从柱面可切割出不包含柱锥交界面的KDP类晶体元件；长籽晶单锥晶体纵横比大，切割三倍频元件时具有更高的切割效率。
本发明的技术解决方案如下：
一种KDP类长籽晶单锥晶体生长的载晶架，包括上横梁、下托盘、两个搅拌桨以及连接杆，所述的搅拌桨为等腰三角立柱结构，所述的下托盘的上表面的正中央为籽晶的固定位置，所述的两个搅拌桨的顶点棱边朝向下托盘的中心，所述的两个搅拌桨、连接杆、上横梁在同一竖直平面上，所述的两个搅拌桨的下端固定在所述的下托盘同一直径的两端，所述的连接杆下端固定在所述的上横梁的正中间；所有连接处均平滑相连，并在整个载晶架上涂有一层膜以保证光滑。
优选地，所述的搅拌桨为等边三角立柱结构。
进一步地，所述的上横梁为棱角光滑的板条，所述的连接杆为空心结构，所述的下托盘为圆板。
进一步地，所述的载晶架的零件均为同一金属材质载晶架上涂的膜为防腐钼膜。优选的，所述金属材质包括不锈钢、铝或铁。
进一步地，所述的载晶架中，上横梁和下托盘之间的距离为100～1500mm，根据实际需要高度进行调节；下托盘的直径为100～1500mm，根据生长槽直径和所需晶体尺寸进行调节。
进一步地，所述的载晶架中，固定方式为焊接。
进一步地，所述的KDP类长籽晶单锥晶体为小尺寸KDP类晶体或大尺寸KDP类晶体，其中，所述的小尺寸KDP类晶体口径小于200mm，所述的大小尺寸KDP类晶体口径大于200mm。
本发明的技术效果如下：
1.本发明提供的载晶架适合KDP类长籽晶单锥晶体生长，生长过程中，长籽晶下端受到下托盘的限制，上端自由成锥生长，同时[100]和[010]两个方向的四个柱面能够生长，晶体生长过程中不存在生长应力问题；所切割出来的光学元件都具有很高的光学质量；由于生长过程是四个生长环境高度相似的柱面同时生长，所以切割出来的光学元件都具有很高的光学均匀性；由于KDP类晶体三倍频元件切割角度的独特性，用本发明提供的载晶架长成的晶体切割三倍频元件时具有很高的切割效率；
2.本发明提供的载晶架中搅拌桨为等腰三角立柱结构，实现对称式更加均匀的搅拌；由于两个搅拌桨的顶点棱边对向下托盘中心，可以实现对晶体中心的均匀搅拌；由于溶液流动性的增加，溶质场分布更加均匀，晶体生长过程中不容易产生包藏等缺陷，生长速度较快，可以生长出均匀性好、质量高的长籽晶单锥晶体；
3.本发明提供的载晶架中，两个搅拌桨同时兼作载晶架支柱，简化了载晶架的制作工艺，节省了载晶架的生产成本；
4.本发明提供的载晶架既适应于生长小尺寸KDP类晶体，也适用于生长大尺寸KDP类晶体。
附图说明
图1是本发明KDP类长籽晶单锥晶体生长载晶架的示意图；
图2是本发明提供的载晶架的搅拌桨的立体、正视、左视、右视和俯视图。
图中：1-连接杆；2-上横梁；3，4-搅拌桨；5-下托盘；
具体实施方式
本发明的载晶架能够有助于快速生长出均匀性好、高质量的KDP类长籽晶单锥晶体。以生长小尺寸KDP类晶体为例，图1是本发明KDP类长籽晶单锥晶体生长载晶架的示意图。由图1可见，本发明的载晶架结构包括连接杆1、上横梁2、两根搅拌桨3、4和下托盘5。取直径约200mm的圆板作为下托盘5，再选择一个长度和圆板直径相等，厚度约为6mm宽度约为30mm的板条作为上横梁2，并选取两根边长为50mm的等边三角立柱作为搅拌桨3、4，同时作为上横梁2和下托盘5的支柱，具体搅拌桨的高度由实际需要生长的晶体高度决定。将两个搅拌桨3、4对称焊接在下托盘5同一直径的两端，搅拌桨3、4的顶点棱边朝向下托盘5中心，搅拌桨3、4有利于溶质的均匀分布，为长籽晶生长提供动力。选取一根直径30mm、壁厚3mm、总长200mm的空心圆柱作为连接杆1，连接杆1的下端焊接在上横梁2的正中央，所有零件材质均为同一金属(不锈钢，铝，铁等)，将所有零件焊接后，在整个载晶架上涂一层防腐钼膜，并保证连接处光滑无毛刺。
本发明所述的载晶架具体使用方法：
第一步：准备实验室所需的长籽晶，约10mm×10mm×150mm，用AB胶将长籽晶粘在载晶架下托盘5的正中间；
第二步：用干净的塑料袋将粘有长籽晶的载晶架包住，并放入烘箱中进行预热2-4小时，预热温度63-70℃；
第三步：预热完成后，将塑料袋去除，打开生长槽的顶盖，将载晶架通过连接杆1和生长槽顶盖相连之后，缓缓放入事先配置好的生长溶液中，即可开始降温生长。
实验表明，本发明载晶架与现有载晶架相比，提高了溶液的流动性，对称式的三角立柱搅拌桨使得溶质分布更加均匀，从而更适合KDP类长籽晶单锥晶体的生长，能够长出更均匀高质量的晶体。
Claims (8)
1.一种KDP类长籽晶单锥晶体生长的载晶架，其特征在于，包括上横梁、下托盘、两个搅拌桨以及连接杆，所述的搅拌桨为等腰三角立柱结构，所述的下托盘的上表面的正中央为籽晶的固定位置，所述的两个搅拌桨的顶点棱边朝向下托盘的中心，所述的两个搅拌桨、连接杆、上横梁在同一竖直平面上，所述的两个搅拌桨的下端固定在所述的下托盘同一直径的两端，所述的连接杆下端固定在所述的上横梁的正中间；所有连接处均平滑相连，并在整个载晶架上涂有一层膜以保证光滑。
2.如权利要求1所述的载晶架，其特征在于，所述的搅拌桨为等边三角立柱结构。
3.如权利要求1所述的载晶架，其特征在于，所述的上横梁为棱角光滑的板条，所述的连接杆为空心结构，所述的下托盘为圆板。
4.如权利要求1所述的载晶架，其特征在于，所述的载晶架的零件均为同一金属材质，载晶架上涂的膜为防腐钼膜。
5.如权利要求4所述的载晶架，其特征在于，所述的金属材质包括不锈钢、铝或铁。
6.如权利要求1所述的载晶架，其特征在于，所述的载晶架中，上横梁和下托盘之间的距离为100～1500mm，根据实际需要高度进行调节；下托盘的直径为100～1500mm，根据生长槽直径和所需晶体尺寸进行调节。
7.如权利要求1所述的载晶架，其特征在于，所述的载晶架中，固定方式为焊接。
8.如权利要求1所述的载晶架，其特征在于，所述的KDP类长籽晶单锥晶体为小尺寸KDP类晶体或大尺寸KDP类晶体，其中，所述的小尺寸KDP类晶体口径小于200mm，所述的大小尺寸KDP类晶体口径大于200mm。
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