项目名称系列人工晶体生长技术与器件设计

1、项目名称：系列人工晶体生长技术与器件设计 承担单位：烟台大学环境学院项目类别：攻关项目负责人：秦连杰、徐惠忠、贾玉光 项目简介：一、 可于近期实施的项目内容及所需条件项目内容（1）在前期实验室对系列（包括钒酸盐）激光晶体生长研究的基础上，用一年的时间，扩大晶体直径，提高单位时间的产晶量，同时确定相应的能满足制作激光器需要的系列单晶的温场条件和生长工艺。对光通讯中有重要应用且市场潜力很大的纯钒酸盐晶体制备工艺进行研究，达到批量生产优质单晶的水平。（2）开发具有被动调Q激光脉冲增强功能的系列Nd:YxGd1-xVO4混晶，实现高能量、高峰值功率的DPSSL原型器件开发。（3）进行高材质、大尺寸蓝（

2、白）宝石的开发研制工作必要支撑条件提拉法生长晶体的中频感应加热单晶炉及与之配套的坩埚；定向、加工、镀膜等设备；用于对样品进行性质表征的仪器（元素分析仪、扫描/透射电子显微镜、光谱分析仪等）；大功率不间断工业电供应。合作单位烟台北极星华晶宝石有限责任公司火焰法生长白宝石生长设备改造工作。以及导模法生产大尺寸白宝石生产设备购置。二、项目在省内、国内、国际相关情况、实施该项目的必要性，实施后社会经济效益；探索新型激光晶体，一直是晶体生长领域的热门课题。系列钒酸盐激光晶体以其低的泵清阈值和高的转换效率已成为激光二极管(LD)泵浦激光器最主要的激光工作物质，现已被国内外广泛采用，市场前景良好。国内外，钒

3、酸钇晶体现已实现产业化，目前国内生产厂家主要有山大鲁能信息科技有限公司、福建物构所福晶公司等。系列钒酸钆激光晶体的研究工作经检索，大部分成果来自山东大学 (本人毕业学校)，产业化实践处于初期阶段。国内发现掺钕离子的钒酸钆钇激光晶体的专利报道，但未涉及脉冲激光性能，并且该专利所保护的Gd组分为0.010.1范围。从国外检索结果看，系列钒酸盐激光晶体生长与激光调制研究相关文献皆来自该课题组的前期工作结果，2003年在国际上率先报道了Nd:GdxY1-xVO4混晶的研究成果并首次发现了该族晶体具有被动调Q脉冲能量增强功能。国内外未见关于其他掺杂YxGd1-xVO4混晶的研究报道。基于掺杂钒酸盐激光晶

4、体的LD泵浦的激光器，由于具有低的泵浦阈值和普遍具有的高的光光转换效率（大多超过50），成为DPSSL领域研究的热点，由于该系列晶体晶体生长问题的解决，近几年技术渐趋成熟，晶体生长朝着大尺寸、高质量、多掺杂的方向发展。晶体性能研究向着大功率泵浦、器件化研究的方向发展。在普通钒酸盐激光晶体基础上实现某些性能的优化也是当今国内外钒酸盐激光晶体的研究、发展趋势。本项目将在应用与光隔离器、环行器、光分束器及格兰系列偏光器等偏振光学器件领域的系列双折射晶体、掺钕系列钒酸盐晶体的制作LD泵浦的全固态激光器以及在提供国内外科研院校晶体类项目上拟到达到年销售额100万元生产能力，形成每炉年产10万立方毫米优质

5、晶体元件的生产能力。白宝石晶体的机械力学性能好，硬度为莫氏9级，民用工业主要用于仪表轴承、钟表轴承及精密机械的耐磨部件(如天平的刀口、拉制人造丝的领圈等) 。白宝石晶体具备0.145.5m相当宽的透光波段范围，且具有高热导率，能承受因大气摩擦而导致的温度骤变，抗辐射、耐腐蚀、热畸变小，被广泛用于导弹、潜艇、超高速飞机、航天飞行器、卫星空间装置、高能探测和高功率强激光器(如氧2碘激光器)等的光学元件和窗口材料。在半导体方面，由于具有很高的硬度、良好的化学稳定性和耐辐射能力，且可得到高度完整的单晶，白宝石因此成为GaN基蓝光发光二极管(LEDs)和激光二极管(LDs)的最常用衬底。大尺寸高材质白宝

6、石由于设备要求严格，技术含量高，产品附加值大，得到广大宝石生产厂家的重视，经济效益相当显著。 三.实施该项目的对象及与该项目实施密切相关的市内单位及合作方式内容本项目针对对象:致力于新材料研究与开发,尤其是致力于人工晶体研发单位。密切相关企业：烟台北极星华晶宝石有限责任公司烟台北极星华晶宝石有限责任公司是生产宝石的专业厂家，有着悠久的宝石生产历史。 拥有较大的生产规模，并大量出口各种人造晶体。主要产品有红宝石， 白宝石， 彩色刚玉，退火宝石以及各种光学晶体。生产方法涉及火焰法、提拉法以及水溶液等。 该厂人工晶体加工、镀膜设备齐全。近年来，华晶宝石公司投资近百万元对生产人工晶体的主要设备进行了改造，改造后其技术性能达到了国内同行业一流水平。本项目拟与该公司成立研究所或者研究中心形式，使双方的技术、资金、实验条件得到充分利用。主要合作内容：1） 系列钒酸盐激光晶体生长与产业化2） 大尺寸高质量白宝石产业化技术3） 提拉蓝宝石生产技术四、实施该项目的校内单位、负责人；所需校内资源及条件，学校需做哪些协调工作实施单位环境与材料学院学院第一负责人秦连杰副教授徐惠忠教授（院长）贾玉光实验员合作单位负责人丛龙强高工（副总经理） 五、该项目具体实施步骤及时间表2006年1月2006年12月，产生合作意向，资金注入，项目启动。2006年1