CN2326617Y - 用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架 - Google Patents

Abstract

本实用新型用于磷酸二氢钾(化学式KH₂PO₄简称KDP)大截面晶体的快速生长,尤其适用于KDP晶体光学器件毛坯的直接生长。载晶架采用不锈钢材料或有机玻璃、聚丙烯类或塑料王等材料制作而成。与其配套的长棒籽晶取向是根据KDP晶体在1.06μm波长下Ⅱ类46°～80°切割加工而成。通过载有长棒形的KDP籽晶的载晶架浸入KDP饱和溶液中生长成为实际需要的大截面晶体器件。这种载晶架容易制作,KDP长棒籽晶也容易获得。在KDP晶体生长中容易直接生长出大截面的晶体器件毛坯。它减少了成本消耗,减少晶体加工环节,操作简便,周期短,效率高,培养的晶体质量好。该实用新型也适用于KDP类型(DKDP、ADP等)同类型晶体的生长。

Description

用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架

本实用新型涉及磷酸二氢钾(KH₂PO₄简称KDP)及其同类型的磷酸二氘钾(DKDP)、磷酸二氢铵(ADP)等大截面晶体生长用的载晶架。

通常生长磷酸二氢钾晶体所用籽晶一般都采用Z切90°或Z切45°和四方锥头作为籽晶的。在这些籽晶取向中无论采用哪一种，对于要生长急需的大截面KDP晶体来说，都存在着周期长、效率低、操作不便等问题。鉴于上述原因，发明人于96年3月13日曾向中国专利局申请过一项实用新型专利，申请号为96206397.5，但它有如下不足之处：

首先，原申请案中的图3(现图1)载晶架设计不尽合理，这种载晶架结构只适用于在较大口径的培养缸中生长晶体。例如，要生长一块截面为300×300(mm)的KDP晶体，其载晶架中的横板(3)的截面尺寸就必须大于晶体截面，同样培养缸的直径φ必须大于300×300(mm)正方形中的对角线长度尺寸(即 $300\×\sqrt{2}=$ 424.30mm)，晶体才能在培养缸中转动，反之晶体不能正常转动生长。由此可见，这种载晶架结构只适用在较大口径的培养缸中生长晶体。然而，要制作这样大口径的培养缸，在国内外都是相当困难的，而且成本很高。

其次，由于KDP籽晶的一端含(100)柱面长速较慢，另一端含(101)锥面长速较快，并会显露出多个锥面，导致了该载晶架中的左侧板(1)或右侧板(4)长度尺寸的不足，影响了晶体生长的过程。

为了克服上述二方面缺点，本实用新型提出了对该载晶架的结构，籽晶取向、长度和固定位置进行了改进，以满足生长大截面KDP晶体的需要。从而达到进一步提高晶体生长设备利用率和晶体产品利用率的目的。

本实用新型选用厚度为1～20(mm)的优质不锈钢板或有机玻璃板或塑料王或聚丙烯类或尼龙板等材料制成如图2所示的口字形载晶架或如图3所示的口缺口形载晶架。其上横板(3)的面积与下横板(6)的面积相同，可视实际所需晶体器件的厚度尺寸而定。左侧板(1)与右侧板(4)面积相同，也可根据实际所需晶体器件的截面尺寸而定。籽晶杆(2)固定在上横板(3)或下横板(6)的中央。这种载晶架既能引导KDP晶体在不同方向的生长，又能限制不需要快速生长的多锥面方向。尤其是该载晶架可以在较小口径的培养缸内生长大截面的KDP晶体器件的毛坯。只要将KDP长棒籽晶(5)固定在该载晶架上，置于预先配制好的KDP饱和溶液中，使其朝下或朝上生长，则能生长出大截面KDP晶体器件毛坯。本实用新型同样适用于KDP类型(DKDP、ADP等)的晶体生长。

为了使本实用新型实现大截面KDP晶体的快速生长，我们对籽晶取向作了选择，KDP籽晶(5)按Z46°～80°切割并加工成长条状4×4×100～100×100×600(mm)的长棒籽晶，更有利于快速生长。为更好地将其固定在载晶架如(图2)的左侧板(1)或右侧板(4)上，将籽晶(5)和侧板的中央分别钻2个小孔用尼龙绳加以固定。显然本发明的载晶架也适合于用方块状的KDP籽晶生长大截面晶体，该籽晶可切割并加工成方块状，x、y、z三个方向的尺寸大约为4×4×3～300×300×20(mm)。

采用上述载晶架和KDP长棒籽晶进行大截面KDP晶体快速生长具有以下优点：

1．本实用新型所用的籽晶较小，容易获得，不需要为扩大籽晶而反复多次或多块籽晶拼接淘汰生长，可以一次性生长出所需截面尺寸的KDP晶体。

2．减少培养设备的投入和溶液中KDP固体原料的消耗。尤其采用如图2中的载晶架，可实现在较小口径的培养缸内生长大截面的实用晶体，周期短、效率高，减少劳动强度和成本。

3．采用本实用新型的载晶架，可限制KDP晶体的(001)和(001)方向某一时段的生长，也可限制因KDP籽晶Z切59°左右正方向可能出现的小锥面生长。载晶架的截面大小和厚度多少视所需的晶体器件尺寸而定。用这种载晶架生长的晶体利用率高，可按晶体器件需要使用的厚度平行于图2中的(1)或(4)侧板切割下来，减少加工环节。

总之，与96206397.5申请案相比，本实用新型能真正发挥出省工、省料和高效的功能。

现对本实用新型的三幅附图作图面说明：图1是原申请案(申请号为96206297.5)的载晶架。图2、3为改进后的大截面KDP晶体生长用的载晶架，左侧板(1)和右侧板(4)分别为所需晶体器件的截面尺寸，上横板(3)和下横板(6)均为所需晶体器件的厚度尺寸，籽晶杆(2)为带动载晶架转动用的。长捧籽晶(5)垂直固定在左侧板(1)或右侧板(4)的中央。

实施例1：用一块完整透明的KDP晶体，经X-射线仪定轴定向后，根据KDP在1.06μm波长下的三倍频Ⅱ类区配角进行切割，然后将切割下来的长方块晶体再切割成长条状籽晶，并进行磨平和粗抛光，加工成4×4×100(mm)的长棒籽晶，在籽晶的中心部位钻二个小孔，便于固定在载晶架上。

实施例2：将切割和加工好的籽晶作清洁处理后，用尼龙绳固定在不锈钢板制成的晶架上，如图2的载晶架所用籽晶为4×4×100(mm)。按正常的生长方法放入烘箱预热后，浸入已配制并经过热处理后的KDP饱和溶液中生长。采用该实用新型的KDP长棒籽晶和载晶架，分别在10000ml和30000ml的培养缸内，在30°～85°的KDP饱和溶液中经过10～15天左右的时间已生长出100×100×100(mm)和150×150×150(mm)以上的大截面KDP晶体，该晶体经5～8毫瓦的氦氖激光测试未见有散射颗粒。

Claims (10)

1．一种用于快速生长大截面磷酸二氢钾(简称KDP)晶体的载晶架，由左侧板(1)、右侧板(4)、上横板(3)、下横板(6)、籽晶杆(2)所组成，其特征在于：它制作成截面为口字形。

2．如权利要求1所述的用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架，其特征在于：它也可制作成截面为缺口的口字形。

3．如权利要求1或2所述的用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架，其特征在于：该载晶架可选用厚度为1～4mm的优质不锈钢板制作。

4．如权利要求1或2所述的用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架，其特征在于：该载晶架亦可选用厚度为4～20mm的有机玻璃板或塑料王或尼龙板或聚丙烯类等材料制作。

5．如权利要求1或2所述的用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架，其特征在于：该载晶架的左侧板(1)和右侧板(4)的面积相同，其尺寸可根据实际所需晶体的截面尺寸而定。

6．如权利要求1或2所述的用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架，其特征在于：该载晶架的上横板(3)和下横板(6)的面积相同，其尺寸可视所需晶体器件的厚度尺寸而定。

7．一种用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架，其特征在于，与该载晶架配套使用的籽晶是在1.06μm激光波长下按Ⅱ类46°～80°切割并加工成的长条形的长棒籽晶，X、Y、Z三个方向的尺寸可为4×4×100～100×100×600(mm)，该籽晶包含了KDP晶体的(101)锥面和(100)柱面。

8．如权利要求7所述的用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架，其特征在于，与该载晶架配套使用的籽晶也可切割并加工成小方块，X、Y、Z三个方向的尺寸可为4×4×3～300×300×20(mm)。

9．如权利要求1或7所述的用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架，其特征在于，籽晶杆(2)固定在上横板(3)或下横板(6)的中央；籽晶(5)固定在左侧板(1)或右侧板(4)的中央。

10．如权利要求1或7或9所述的用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架，其特征在于，该载晶架及籽晶也适用于KDP类晶体(如DKDP、ADP等)的大截面晶体生长。

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