[发明专利]一种生产激光晶体坯的装置

说明书

本发明一种生产激光晶体坯的装置，属于激光晶体制备技术领域。包括加热部分、支撑部分及调节部分；所述加热部分包括位于下保温部分的外侧，可以水平移动和/或上下移动的加热器(6)；所述支撑部分包括可以水平移动和/或上下移动的支撑底座(11)；其特征在于：所述调节部分位于加热部分和/或支撑部分的外侧，一端与加热部分和/或支撑部分连接，控制加热器(6)和/或支撑底座(10)移动。本发明通过调节部分控制熔体原料(21)的液流中心，节省了调整熔体原料(21)液流中心时需要将熔融的熔体原料(21)降温至室温及之后再熔融的时间，节约了时间和能源，并延长了坩埚(12)的使用寿命。

技术领域

本发明涉及激光晶体生长的温度场装置，特别提供了一种用提拉法生长大尺寸激光晶体坯的装置。属于激光晶体制备技术领域。

背景技术

激光晶体与生长技术是激光技术发展的核心和基础，激光晶体生长技术的发展趋势是采用提拉法生长优质大尺寸激光晶体。此项技术不仅需要大尺寸炉膛、大尺寸坩埚、优化的温度场装置，更要求这些组件协调装配以及中频感应电流、拉速、转速等工艺参数间的合理匹配。只有达到上述要求，才能生长出优质大尺寸激光晶体。

采用提拉法生长出优质大尺寸激光晶体的关键技术在于有一套合适的温度场装置。目前大尺寸晶体生长所需的温度场装置大多数采用直筒形的氧化锆保温材料，但他们有许多缺点，如高温时保温材料容易开裂，装炉工作量大，晶体生长所需的温度梯度值，包括径向温度梯度和轴向温度梯度不容易调节。

公告日为2011年01月19日，公告号为CN201713597U的中国实用新型专利(以下称该专利)公告了一种晶体生长的保温装置，采用“包括，一保温部分，所述保温装置包括附着有锆毡的石英筒及锆筒，所述锆筒中可放置坩埚，且所述石英筒与锆筒之间设有锆砂层；一支撑部份，所述支撑部分支撑保温装置，所述支撑部分包括支撑锆筒及支撑锆筒上的锆托盘；一锆屏蔽层，所述锆屏蔽层位于保温装置上方；一观察孔，所述观察孔与保温部分相连通”技术方案，取得了“保温性能更好，温场稳定，适合大尺寸晶体生长”技术效果。

该专利所述技术方案在装配及使用过程中存在以下缺陷：一是锆筒2、上屏蔽层8和下屏蔽层7等上下部件之间易产生移动，组装不便，且上下部件结合面之间的间隙使得红外线直接从这些间隙处辐射出去造成局部辐射散热强点，使得局部温度低，或者热气流沿这些间隙流动，晶体毛坯周围产生过强的气体对流现象，最终造成晶体毛坯因冷却不均匀而开裂等缺陷；二是锆筒2、上屏蔽层8和下屏蔽层7等易破裂，特别是制备大尺寸激光晶体坯所用的前述保温材料，由于体积大，残留的加工应力、不同部位的密度差异等缺陷造成其寿命通常只有3个月左右，更严重的是破裂时产生的碎屑掉落到熔融的晶体原料中，对晶体毛坯品质产生致命影响；三是拉晶作业结束后取出激光晶体坯时必须将籽晶杆连同激光晶体坯一起整体提升至上屏蔽层8的顶端以上才能取出获得的激光晶体坯，使得该实用新型的整体高度较高；四是当坩埚内原料液流的中心偏离激光晶体坯的中心位置时，激光晶体坯在生长过程中会出现晶体生长外形不规则、晶体容易开裂等需要进行水平方向调整激光晶体及坩埚中心、液流中心时必须停止拉晶作业降低温度后开启炉门进行调整，每次调整过程包括停炉后熔融的原料由约1900℃降温至接近室温及之后的升温时间约需一周时间，使得包括调整一次熔体液流中心位置在内的生产周期需约30天，有时进行1次拉晶作业需要多次调整坩埚内原料液流的中心；不仅时间长，效率低，耗费大量能源，同时铱坩埚变形造成的损耗加大，铱坩埚的使用寿命约7批次。尤其是大尺寸激光晶体坯，更需要在稳定的条件下制备，否则极易因温度波动等因素产生内应力等各种缺陷，成品率极低。大尺寸激光晶体坯需要更大的坩埚和炉膛，价格更高，且整体的大尺寸保温材料壁制造更困难，使用中更易出现破裂等缺陷，降低了激光晶体坯合格率，增加了激光晶体的生产成本。采用该专利所述技术方案，使得采用该专利技术方案制备的激光晶体坯(以Nd：YAG，Φ68×145晶体坯计)晶体坯合格率＜80％，耗电量≥8000kwh/kg，生产周期长，调整不方便，铱坩埚损耗大。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种制备激光晶体坯的装置，采用以下技术方案：