[发明专利]一种用于调节晶体生长炉中坩埚内径向温度梯度的装置

说明书

技术领域

本发明属于晶体生长领域，特别涉及一种用于调节晶体生长炉中坩埚内径向温 度梯度的装置。

背景技术

非线性光学晶体在激光技术中具有重要的应用价值。利用非线性光学晶体的倍 频、和频、差频以及光参量振荡效应，实现激光的频率转换，拓展激光波长的范围， 是使激光获得广泛应用的重要技术途径。以非线性光学晶体为关键材料的全固态激 光器具有体积小、寿命长、效率高、光束质量好等优点，在先进制造业、信息、微 电子、医疗、军事和高技术研究领域正发挥着举足轻重的作用。近三十年来，一系 列非线性光学晶体β-BaB₂O₄(BBO)、LiB₃O₅(LBO)、CsB₃O₅(CBO)、KTiOPO₄(KTP)等被相 继发现并部分实现了实用化和产业化。在二倍频(532nm)晶体中实用的主要有BBO、 LBO、KTP晶体；在三倍频(355nm)晶体中实用的有BBO、LBO、CBO可供选择。

熔盐法是晶体生长的一个非常重要的方法，该法是指在高温下从熔融盐溶剂中 生长晶体的方法，主要包括顶部籽晶法、浸没籽晶法、助熔剂提拉法等，BBO、LBO、 KTP等晶体均采用熔盐法生长，虽然晶体已实现了产业化，但大尺寸、高光学品质的 晶体生长关键技术仍未实现突破，如：BBO晶体的生长主要以Na₂O或NaF为助熔剂， 采用顶部籽晶法生长，虽能获得c向厚度超过2cm的晶体，但由于晶体呈“碗状”， 晶体的利用率较低；而采用熔盐提拉法生长，虽然能控制等径生长，提高晶体利用 率，但晶体c向厚度达到2cm左右时，易产生胞状结构，晶体c向尺寸难以突破2cm 的瓶颈。此外，生长出的BBO晶体普遍存在包裹体。这些极大地限制了BBO晶体作 为电光晶体器件的应用。CBO晶体主要采用浸没籽晶法生长，生长过程容易受到气流 交换、温度波动等外界环境的干扰，且由于Cs₂O较B₂O₃易挥发，引起熔体的饱和点 发生偏移，生长体系的稳定性较差，晶体普遍存在散射颗粒，直接影响到激光输出 功率和转换效率的提高以及器件的使用寿命。

采用熔盐法生长高质量晶体，需要根据晶体的生长习性，需要调节合理的径向 温度梯度及轴向温度梯度，其中轴向温度梯度可通过调节坩埚位置或通过使用多段 控温来实现，但径向温度梯度缺乏调节手段，使用本发明的装置，可有效地调节晶 体生长炉中坩埚内径向温度梯度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便，能有效用于调节晶体生长炉 中坩埚内径向温度梯度的装置，该装置可根据晶体不同生长习性的需要，调节晶体 生长炉中坩埚内径向温度分布梯度，以减少晶体生长过程中的开裂、包裹体、生长 条纹等缺陷，获得大尺寸高质量的功能晶体。

实现本发明目的的技术方案如下：

本发明提供的用于调节晶体生长炉中坩埚内径向温度梯度的装置，其包括：

扣装于铂金坩埚1上端的带第一中心通孔的铂金反射罩2和覆于所述铂金反射 罩2上表面上的带第二中心通孔的耐火保温罩3；

所述第一中心通孔直径为坩埚1内直径的1/9-5/9；

所述第二中心通孔直径大于第一中心通孔直径2-5mm；

所述耐火保温罩3的上表面为平面。

所述铂金反射罩2为凹面型反射罩或凸面型反射罩。

所述铂金反射罩2上开有与所述第一中心孔相连通的穿透所述铂金反射罩2的 第一观察窗口，所述第一观察窗口宽5-10mm，长为10-20mm；同时，所述耐火保温 罩3开有与所述第二中心孔相连通的穿透所述耐火保温罩3的第二观察窗口，所述 第二观察窗口宽7-12mm，长12-22mm；所述第一观察窗口与第二观察窗口在宽度方 向上的中心重合。

铂金反射罩2下口有一向下延伸的边缘，下口直径大于铂金坩埚1外直径2-4mm。

铂金反射罩2和耐火保温罩3与生长炉膛之间留有3-6mm间隙。

所述铂金反射罩2顶端至底端的高度为10-30mm，厚度1-3mm。

所述耐火保温罩3顶端至底端的高度为20-40mm。