[发明专利]一种水热法生长大尺寸砷酸钛氧钾体单晶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非线性光学晶体材料，具体涉及一种水热法生长大尺寸砷酸钛氧钾体单晶的方法。

背景技术

砷酸钛氧钾（KTiOAsO₄，简称KTA）晶体与磷酸钛氧钾（KTiOPO₄，简称KTP）晶体相比，具有更高的非线性光学系数、电光系数、光损伤阈值和更宽的透光波段等优点，如助熔剂法合成的KTA晶体，其电光系数和非线性光学系数是KTP的1.6倍左右；对于1.064微米激光，其激光损伤阈值大于10000MW/cm²(70ps)，是KTP晶体的2倍之多；其透光范围在0.35～5.5微米，比KTP晶体的0.35～4.5微米范围扩展了许多。此外，KTA晶体还具有化学性质稳定、不潮解、有小的走离角和宽的容许角等优点。

由于在3～5μm波段内KTA的吸收损耗远低于KTP，从而降低了热透镜及热效应的腔的稳定性和光束质量的影响，可以有效地提高激光转换效率。用KTA可以制作比KTP晶体更为优良的红外光学参量振荡器，且激光转换效率大于50%。有研究人员在10～20GW/cm²范围内使用皮秒染料激光器时，没有发现KTA晶体光学性能受到破坏。因此，KTA是一种比KTP更为优良的红外光学参量振荡材料，在激光测距、激光雷达、遥控传感等方面具有重要应用。同时，它还是重要的二次谐波产生、混频、电光调Q开关和电光调制器的晶体材料。

J．D．Bierlein等人[J.D.Bierlein,et.al Appl.Phys.Lett.54,783-785(1989]报道了用助熔剂法(熔盐法)生长的KTA晶体的线性和非线性光学性质，L K．Cheng和J．D．Bierlein[L.K.Cheng,et.al,Appl.Phys.Lett.62,346-348(1993).]在报道KTP同系物晶体生长时，详细报道了从钨酸盐或钼酸盐体系中生长KTA晶体。Luo Chuhua等[Luo Chuhua et.al J Crys.Growth,128,1993,p.963-965.]采用K₄As₂O₇-K₂WO₄-As₂O₅助熔剂用TiO₂-KAsO₃作原料生长出了KTA晶体，但是发现有铁电畴，影响了其性能。牟其善等[牟其善等.无机材料学报,2000,15(4):584-588.]对助熔剂法KTA的缺陷进行了研究，指出KTA晶体中主要的缺陷有铁电畴、生长层、扇形界、位错和包裹物。牟其善等[牟其善,等.人工晶体学报,2000,29(4):360]对其铁电畴和位错进行了研究，指出了铁电畴与晶体质量有一定关系。由于助熔剂法生长的KTA晶体多呈多畴状态，各种缺陷，特别是畴的存在，对KTA晶体的物理性能和物理应用影响很大，可见，助熔剂法生长完善的KTA晶体非常困难，这些问题严重地限制的KTA晶体的应用。