Fosfato de dideuterio potásico (DKDP) é un tipo de cristal óptico non lineal con excelentes propiedades electro-ópticas desenvolvido na década de 1940. É amplamente utilizado en oscilación paramétrica óptica, electro-óptica Q- conmutación, modulación electro-óptica, etc. O cristal DKDP tendúas fases: fase monoclínica e fase tetragonal. O útil O cristal DKDP é a fase tetragonal que pertence a D_2d-42m grupo de puntos e ID¹²_2d -42d grupo espacial. DKDP é un isomórficoestrutura de fosfato dihidroxeno potásico (KDP). O deuterio substitúe o hidróxeno no cristal KDP para eliminar a influencia da absorción infravermella causada pola vibración do hidróxeno.Cristal DKDP con rata de deuteración máis altaio ten mellor electro-óptica propiedades e mellor propiedades non lineais.

Desde 1970, o desenvolvemento do láser Inercial Confinamento Fa tecnoloxía de uso (ICF) promoveu moito o desenvolvemento dunha serie de cristais fotoeléctricos, especialmente KDP e DKDP. Como un material electro-óptico e óptico non lineal usado en ICF, o cristal é require unha alta transmitancia en bandas de ondas dende case ultravioleta ao infravermello próximo, coeficiente electro-óptico grande e coeficiente non lineal, limiar de dano alto e ser capaz de ser preparard en de gran apertura e con alta calidade óptica. Ata agora, só os cristais KDP e DKDP coñecer ose requisitos.

ICF require o tamaño de DKDP compoñente alcanzar os 400~600 mm. Normalmente leva 1 ~ 2 anos en crecerCristal DKDP con tamaño tan grande polo método tradicional de arrefriamento da solución acuosa, polo que se realizou moito traballo de investigación adquirir rápido crecemento dos cristais de DKDP. En 1982, Bespalov et al. estudou a tecnoloxía de crecemento rápido do cristal DKDP cunha sección transversal de 40 mm×40 mm, e a taxa de crecemento alcanzou 0,5-1,0 mm/h, que era unha orde de magnitude superior ao método tradicional. En 1987, Bespalov et al. creceu con éxito cristais DKDP de alta calidade tamaño de 150 mm×150 mm×80 mm por utilizando unha técnica similar de crecemento rápido. En 1990, Chernov et al. obtivo cristais DKDP cunha masa de 800 g mediante o uso de punto-método de sementes. A taxa de crecemento dos cristais de DKDP Z-dirección alcanced 40-50 mm/d, e os en X- e Y-direccións chegard 20-25 mm/d. Lawrence Livermore Nacional Laboratory (LLNL) realizou moitas investigacións sobre a preparación de cristais de KDP de gran tamaño e cristais de DKDP para as necesidades do Nacional Instalación de ignición (NIF) dos EUA. En 2012,Os investigadores chineses desenvolvéronse un cristal DKDP cun tamaño de 510 mm×390 mm×520 mm a partir do cal un compoñente DKDP en bruto de tipo II duplicación de frecuencia cun tamaño de 430 mm era feita.

As aplicacións de conmutación Q electro-óptica requiren cristais DKDP con alto contido de deuterio. En 1995, Zaitseva et al. creceron cristais de DKDP con alto contido en deuterio e taxa de crecemento de 10-40 mm/d. En 1998, Zaitseva et al. obtivo cristais DKDP con boa calidade óptica, baixa densidade de dislocación, alta uniformidade óptica e alto limiar de dano mediante o método de filtración continua. En 2006, patentouse o método de fotobaño para o cultivo de cristal DKDP con alto contido de deuterio. En 2015, DKDP cristais con rata de deuteraciónio do 98% e tamaño de 100 mm×105 mm×96 mm creceron con éxito por punto-semente método na Universidade de Shandong de China. Thé cristal non ten defecto macro visible, e o seu a asimetría do índice de refracción é inferior a 0,441 ppm. En 2015, a tecnoloxía de rápido crecementode cristal DKDP con rata de deuteraciónio do 90% foi utilizado por primeira vez en China para preparar Q-cambiaring material, demostrando que a tecnoloxía de crecemento rápido pode aplicarse para preparar un interruptor Q electro-óptico DKDP de 430 mm de diámetroing compoñente requirido pola ICF.

Cristal DKDP desenvolvido por WISOPTIC (Deuteration > 99%)

Os cristais DKDP expostos á atmosfera durante moito tempo ter delirio superficial e nebulosaización, o que levará a unha redución significativa da calidade óptica e perda de eficiencia de conversión. Polo tanto, é necesario selar o cristal ao preparar o interruptor Q electro-óptico. Para reducir a reflexión da luzon a fiestra de selados do interruptor Q e no múltiples superficies do cristal, o índice de refracción líquido coincidente é moitas veces inxectado no espazo entre o cristal e a fiestras. Mesmo wsen anti-revestimento reflectante, tel transmitancia pode ser aumentou do 92% ao 96%-97% (lonxitude de onda 1064 nm) en usando solución de coincidencia de índice de refracción. Ademais, a película protectora tamén se usa como medida a proba de humidade. Xionget al. SiO preparado₂ película coloidal con funcións de a proba de humidade e anti-reflexoson. A transmitancia alcanzou o 99,7% (lonxitude de onda 794 nm) e o limiar de dano do láser alcanzou 16,9 J/cm² (lonxitude de onda 1053 nm, ancho de pulso 1 ns). Wang Xiaodong et al. preparado a película protectora por utilizando resina de vidrio polisiloxano. O limiar de dano do láser alcanzou os 28 J/cm² (lonxitude de onda 1064 nm, ancho de pulso 3 ns) e as propiedades ópticas mantivéronse bastante estables no ambiente cunha humidade relativa superior ao 90% durante 3 meses.

Diferente do cristal LN, para superar a influencia da birrefringencia natural, O cristal DKDP adopta principalmente a modulación lonxitudinal. Cando se usa o electrodo de anel, a lonxitude do cristal nofeixe dirección debe ser maior que o cristal’s diámetro, para obter un campo eléctrico uniforme, que polo tanto aumenta o absorción de luz no cristal e o efecto térmico levará á despolarización at alta potencia media.

Baixo a demanda de ICF, a tecnoloxía de preparación, procesamento e aplicación do cristal DKDP desenvolveuse rapidamente, o que fai que os interruptores Q electro-ópticos DKDP sexan amplamente utilizados na terapia con láser, estética con láser, gravado con láser, marcado con láser e investigación científica. e outros campos de aplicación do láser. Non obstante, a delicuescencia, a alta perda de inserción e a incapacidade de traballar a baixa temperatura seguen sendo os pescozos de botella que restrinxen a ampla aplicación dos cristais DKDP.

Célula DKDP Pockels feita por WISOPTIC