1 南昌大学物理与材料学院，南昌 330031
2 中国科学院赣江创新研究院，江西 赣州 341001
3 中国科学院上海硅酸盐研究所，上海 201899
4 上海电力大学，上海 200090
CaF2晶体在光刻机中应用成为国内外研究的热点，而晶体中存在各种缺陷严重制约其实际性能。本文跟踪观察了CaF2晶体(111)晶面形成的腐蚀坑的形貌特征和空间延伸特性，并分析了各种腐蚀坑所对应的缺陷特性，是实现对晶体缺陷精确表征与控制的前提。研究表明：CaF2晶体(111)晶面的腐蚀坑具有三角锥形坑、锥形-平底坑、平底坑3 种类型。三角锥形坑与锥形-平底坑具有定向移动特性，这表明这类腐蚀坑所对应的缺陷与材料的位错相关，其中：三角锥形坑的坑尖又有3种不同的精细结构，因此所对应的位错至少有3种晶体学走向；而平底坑没有观测到具有空间延伸特性，是缺陷被完全腐蚀后留下的尸体残余，其所对应的缺陷可能是杂质、空位、小的位错环等。通过实时追踪腐蚀坑的演化过程，获得腐蚀坑形成过程的物理参数，建立蚀坑的运动学模型，这也为进一步研究晶体材料的腐蚀理论提供基础。
氟化钙晶体 (111)晶面 缺陷 位错 腐蚀坑 calcium fluoride crystal (111) surface defects dislocation etch pit
1 中国科学技术大学稀土学院, 合肥 230026
2 中国科学院赣江创新研究院, 赣州 341000
3 中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 201899
4 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
5 4.中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
氟化钙晶体的抗γ射线辐照性能是其在太空应用的关键性能之一。本文报道了痕量La杂质对氟化钙晶体γ辐照诱导色心的影响。主要采用吸收光谱、电子顺磁共振(EPR)等手段对辐照前后存在不同痕量La杂质的氟化钙晶体进行研究。结果表明, 辐照后的氟化钙晶体产生多个色心吸收带, 且吸收带的吸收系数随辐照剂量和La杂质浓度增加而增加。EPR证实这种吸收带的形成是由氟化钙晶体中F心引起的, 而La3+的存在影响氟化钙晶体F心的稳定性和光谱位置, 本文提出了La3+与氟化钙晶体中F心存在的可能机制。
CaF2晶体 色心 γ辐照 La杂质 痕量 CaF2 crystal color center γ-irradiation La impurity trace
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 透明光功能无机材料重点实验室, 上海 201899
2 2.江苏大学 材料科学与工程学院, 镇江 212013
钴掺杂的镁铝尖晶石透明陶瓷是用于近红外区域工作的无源调Q固态激光器的有效材料。为制备具有高吸收截面和高透过率的Co:MgAl2O4透明陶瓷, 采用共沉淀法合成钴掺杂的纯相镁铝尖晶石纳米粉体, 并通过真空烧结结合热等静压烧结(Hot Isostatic Pressing, HIP), 制备得到了高质量的0.05at% Co:MgAl2O4透明陶瓷, 同时系统研究了预烧结温度对Co:MgAl2O4陶瓷微观结构和光学性能的影响。当预烧结温度从1500 ℃升高至1650 ℃, Co:MgAl2O4陶瓷的相对密度从95.2%增大到98.5%, 而当预烧温度升高至1700 ℃, Co:MgAl2O4陶瓷的相对密度降低至97.7％。真空预烧后Co:MgAl2O4陶瓷的相对密度较低, 因此预烧后的Co:MgAl2O4陶瓷均为不透明的。当预烧温度从1500 ℃升高到1700 ℃, Co:MgAl2O4陶瓷的平均晶粒尺寸从2.3 μm增大到11.3 μm。经过HIP后处理后, 在1550~1700 ℃×5 h真空预烧条件下的Co:MgAl 2O4陶瓷都是透明的, 而经过1650 ℃×5 h真空预烧结合1800 ℃×3 h HIP后处理的Co:MgAl2O4透明陶瓷表现出最佳的光学质量, 在400和900 nm处的直线透过率分别为81.4%和85.9%, 平均晶粒尺寸为16.8 μm。在500~700 nm和1200~1600 nm波长范围内的宽吸收带表明Co 2+已掺入尖晶石晶格中。此外, 经计算, 最佳光学质量的样品在1540 nm处的基态吸收截面为6.18×10-19 cm2, 表明Co:MgAl2O4已经成为固态激光器中被动调Q可饱和吸收体的最有潜力的材料之一。
1 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050
氟化钙(CaF2)晶体具有紫外透过率高(＞99%@193 nm)、抗激光损伤阈值高等特点, 在高功率紫外激光器、深紫外光刻机等领域具有广泛的应用。应力双折射是氟化钙晶体在实际应用中的关键性能指标, 会导致通过晶体的光束发生形变, 严重影响成像质量。采用坩埚下降法制备了尺寸为210 mm的氟化钙晶体, 系统研究了CaF2晶体的位错和小角度晶界以及结晶质量对晶体应力双折射的影响, 实验结果表明, 位错密度的增高、小角度晶界的聚集、结晶质量的变差, 会引起局部残余应力的集中, 加剧应力双折射现象。
氟化钙 位错 小角度晶界 结晶质量 应力双折射 CaF2 dislocation small angle grain boundary crystal quality stress birefringence
1 同济大学材料科学与工程学院， 上海 201804
2 中国科学院上海硅酸盐研究所人工晶体研究中心， 上海 200050
在1060~1100 ℃的温度范围内和真空条件下对Nd,Y∶SrF2激光晶体进行了高温退火处理，测试了高温退火前后Nd,Y∶SrF2晶体的X射线双晶摇摆曲线、抗弯强度、应力分布和波前畸变图谱。结果表明,高温退火能有效改善晶体的结晶性能、抗弯强度、应力分布和光学均匀性。当退火温度为1080 ℃、退火时间为36 h时，获得的晶体综合性能最优，该温度和时间为最佳退火参数。
材料 Y∶SrF2晶体 退火 结晶性能 抗弯强度 应力分布 光学均匀性
1 上海大学电子信息材料系, 上海 200444
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 201800
采用温梯法生长了两种不同掺杂浓度的Nd,Y∶CaF2晶体（0.6%Nd,5%Y∶CaF2，0.8%Nd,5%Y∶CaF2,其浓度均由原子数分数表示）,并测试了两种晶体样品的吸收光谱、发射光谱和荧光寿命。实验发现共掺Y3+可有效抑制浓度猝灭效应，改善晶体的光谱性能。共掺Y3+后Nd,Y∶CaF2在1.06 μm处的发射带宽达到26 nm，其带宽与钕玻璃相当。光谱测试表明两种晶体的最强发射峰均位于1054 nm，其中0.6%Nd,5%Y∶CaF2的荧光寿命为333 μs，发射截面为3.6×10-20 cm2，荧光量子效率为76.7%。采用0.6%Nd,5%Y∶CaF2晶体在1.56 W的抽运功率下获得了413.3 mW 的连续激光输出，斜率效率达到28.15%。
材料 激光晶体 Y∶CaF2晶体 激光二极管 浓度猝灭 中国激光
2013, 40(s1): s106002
1 上海大学电子信息材料系, 上海 200072
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 201800
钛宝石单晶是重要的可调谐激光晶体材料，当前的研究重点在于获取大尺寸、高质量钛宝石晶体来满足高能激光发展的需求。采用先进泡生法(KY)生长技术，通过对生长工艺的优化控制，成功生长出了高质量的30 kg级钛宝石晶体，钛的掺杂离子数分数为0.2%。实验测试结果表明，晶体中钛离子浓度分布均匀，光学性能良好，晶体品质因素（FOM）值大于200。实验结果对于实现高质量、大尺寸钛宝石晶体的生长及其激光应用具有十分重要的意义。
材料 泡生法 钛宝石 残余吸收 品质因素
1 上海大学电子信息材料系, 上海 200072
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 201800
作为三大基础激光晶体之一，钛宝石晶体使激光的发展步入到超快、超强的新时代。结合近年来国内外以钛宝石为基础的超快超强激光领域的新进展作一概述。简要介绍了超快超强激光的应用领域。
激光器 钛宝石 激光晶体 超快激光 超强激光 激光与光电子学进展
2013, 50(4): 040003
1 苏州科技学院物理科学与技术系， 江苏 苏州 215009
2 中国科学院上海硅酸盐研究所 透明光功能无机材料重点实验室， 上海 201800
采用提拉法生长Nd掺杂原子数分数为1%的高质量的Nd:Lu3Al5O12(Nd:LuAG)晶体。对晶体的光谱性能进行了表征。研究发现，Nd:LuAG晶体与相同掺杂浓度的Nd:YAG晶体均具有相似的峰形和峰位，但特征吸收峰和荧光峰均发生了1 nm的红移现象。Nd:LuAG晶体具有比Nd:YAG和NdGGG晶体更长的荧光寿命和更宽的吸收线宽。在抽运功率为900 mW的钛宝石激光器抽运下，Nd:LuAG晶体获得了420 mW的连续激光输出，斜率效率为47.5%，激光抽运阈值为22 mW。
材料 Nd:LuAG晶体 吸收光谱 荧光光谱 激光性能
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 Ecole Polytechnique, Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses,Route de Saclay, Palaiseau, 91128 France
采用热键合技术,制作中运用不同的工艺参量制作出12片Yb:Y3Al5O12/Y3Al5O12(Yb:YAG/YAG)复合晶体。利用偏光显微镜对其键合界面进行了观察,研究了样品的透射光谱,从而确定出复合晶体合适的制作工艺。通过透射光谱的形状和透射率来表征复合晶体键合界面的质量。研究表明Yb:YAG/YAG复合晶体键合质量较好,可实现一体化。
光学材料 复合晶体 键合质量 透射光谱 透射率
