Kaliumdideuteriumfosfaat (DKDP) is een soort niet-lineair optisch kristal met uitstekende elektro-optische eigenschappen, ontwikkeld in de jaren veertig. Het wordt veel gebruikt in optische parametrische oscillatie, elektro-optische Q-schakelen, elektro-optische modulatie enzovoort. DKDP-kristal heefttwee fasen: monokliene fase en tetragonale fase. De bruikbaar DKDP-kristal is een tetragonale fase die behoort tot D_2d-42m puntengroep en ID¹²_2d -42d ruimte groep. DKDP is een isomorfestructuur van kaliumdiwaterstoffosfaat (KDP). Deuterium vervangt waterstof in KDP-kristal om de invloed van infraroodabsorptie veroorzaakt door waterstoftrillingen te elimineren.DKDP kristal met hogere deuteratie ratio heeft betere elektro-optische eigendommen en beter niet-lineaire eigenschappen.

Sinds 1970, de ontwikkeling van laser Inertial Cboetedoening Fusion (ICF)-technologie heeft de ontwikkeling van een reeks foto-elektrische kristallen enorm bevorderd, met name KDP en DKDP. Als een elektro-optisch en niet-lineair optisch materiaal gebruikt in ICF, het kristal is vereist om een ​​hoge doorlaatbaarheid te hebben in golfbanden van bijna-ultraviolet tot nabij-infrarood, grote elektro-optische coëfficiënt en niet-lineaire coëfficiënt, hoge schadedrempel, en zijn in staat zijn bereidend in groot diafragma en met hoge optische kwaliteit. Tot nu toe alleen KDP- en DKDP-kristallen ontmoet dese vereisten.

ICF vereist de grootte van DKDP onderdeel om 400~600 mm te bereiken. Het duurt meestal 1 ~ 2 jaar om te groeienDKDP kristal met zo'n groot formaat volgens de traditionele methode van waterige oplossing koeling, dus er is veel onderzoek verricht om verkrijgen snelle groei van DKDP-kristallen. In 1982, Bespalov et al. bestudeerde de snelle groeitechnologie van DKDP-kristal met een doorsnede van 40 mm×40 mm, en de groeisnelheid bereikte 0,5-1,0 mm/u, wat een orde van grootte hoger was dan de traditionele methode. In 1987 hebben Bespalov et al. met succes hoogwaardige DKDP-kristallen gekweekt met afmeting van 150 mm×150 mm×80 mm door met behulp van een vergelijkbare snelle groeitechniek. In 1990, Tsjernov et al. verkregen DKDP-kristallen met een massa van 800 g met behulp van punt-zaad methode. De groeisnelheid van DKDP-kristallen in Z-richting bereikd 40-50 mm/d, en die in X- en Y-routebeschrijving bereikend 20-25 mm/d. Lawrence Livermore nationaal Laboratorium (LLNL) heeft veel onderzoek gedaan naar de bereiding van grote KDP-kristallen en DKDP-kristallen voor de behoeften van de Nationeel Ontstekingsfaciliteit (NIF) van de VS. In 2012,Chinese onderzoekers ontwikkelden een DKDP-kristal met een afmeting van 510 mm×390 mm×520 mm waarvan een onbewerkte DKDP-component van het type II frequentie verdubbeling met een afmeting van 430 mm was gemaakt.

Elektro-optische Q-switching-toepassingen vereisen DKDP-kristallen met een hoog deuteriumgehalte. In 1995 hebben Zaitseva et al. groeiden DKDP-kristallen met een hoog deuteriumgehalte en een groeisnelheid van 10-40 mm/d. In 1998, Zaitseva et al. verkregen DKDP-kristallen met een goede optische kwaliteit, lage dislocatiedichtheid, hoge optische uniformiteit en hoge schadedrempel door gebruik te maken van een continue filtratiemethode. In 2006 werd de fotobadmethode voor de teelt van hoog deuterium DKDP-kristal gepatenteerd. In 2015 DKDP-kristallen met: deuteratie ratio van 98% en een afmeting van 100 mm×105 mm×96 mm werden met succes per punt gekweekt-zaad methode aan de Shandong University van China. NSis kristal heeft geen zichtbaar macrodefect, en zijn brekingsindexasymmetrie is minder dan 0,441 ppm. In 2015, de snelgroeiende technologievan DKDP-kristal met deuteratie ratio van 90% werd voor het eerst in China gebruikt om zich voor te bereiden Q-schakelaaring materiaal, wat aantoont dat de snelgroeiende technologie kan worden toegepast om een ​​DKDP elektro-optische Q-switch met een diameter van 430 mm voor te bereidening onderdeel vereist door ICF.

DKDP-kristal ontwikkeld door WISOPTIC (Deuteratie > 99%)

DKDP-kristallen die lange tijd aan de atmosfeer worden blootgesteld, zullen hebben oppervlakkig delirium en nevelisatie, wat zal leiden tot een aanzienlijke vermindering van de optische kwaliteit en verlies van conversie-efficiëntie. Daarom is het noodzakelijk om het kristal af te dichten bij het voorbereiden van de elektro-optische Q-switch. Om de lichtreflectie te verminderen:Aan het verzegelende vensters van de Q-switch en op de meerdere oppervlakken van het kristal, brekingsindex overeenkomende vloeistof wordt vaak geïnjecteerd; de ruimte in tussen het kristal en het raams. zelfs metzonder anti-reflecterende coating, thij overdraagbaarheid kan zijn verhoogd van 92% naar 96%-97% (golflengte 1064 nm) met gebruik makend van brekingsindex matching oplossing. Daarnaast wordt beschermfolie ook gebruikt als vochtwerende maatregel. Xionget al. bereid SiO₂ colloïdale film met functies van vochtbestendig en antireflectieAan. De transmissie bereikte 99,7% (golflengte 794 nm), en de laserschadedrempel bereikte 16,9 J/cm² (golflengte 1053 nm, pulsbreedte 1 ns). Wang Xiaodong et al. bereid een beschermfolie door met behulp van polysiloxaan glashars. De laserschadedrempel bereikte 28 J/cm² (golflengte 1064 nm, pulsbreedte 3 ns), en de optische eigenschappen bleven gedurende 3 maanden redelijk stabiel in de omgeving met een relatieve vochtigheid hoger dan 90%.

Anders dan LN-kristal, om de invloed van natuurlijke dubbele breking te overwinnen, DKDP-kristal gebruikt meestal longitudinale modulatie. Wanneer de ringelektrode wordt gebruikt, is de lengte van het kristal in destraal richting moet groter zijn dan het kristal’s diameter, om een ​​uniform elektrisch veld te verkrijgen, wat: daarom verhoogt de lichtabsorptie in het kristal en het thermische effect zal leiden tot depolarisatie at hoog gemiddeld vermogen.

Onder de vraag van ICF zijn de voorbereidings-, verwerkings- en toepassingstechnologie van DKDP-kristal snel ontwikkeld, waardoor de DKDP elektro-optische Q-switches op grote schaal worden gebruikt in lasertherapie, laseresthetiek, lasergravure, lasermarkering, wetenschappelijk onderzoek en andere gebieden van lasertoepassing. Vervloeiing, hoog insertieverlies en het niet kunnen werken bij lage temperaturen zijn echter nog steeds de knelpunten die de brede toepassing van DKDP-kristallen beperken.

DKDP Pockels-cel gemaakt door WISOPTIC