رشد و مشخصه‌یابی تک‌بلور پتاسیم دی هیدروژن فسفات (KDP) و امکان‌سنجی تولید هماهنگ دوم لیزرNd:YAG

چراغی, حدیث; آقاباباگلی, مجید; یزدان‌مهر, محسن; احمدوند, حسن

doi:10.47176/ijpr.25.4.42097

رشد و مشخصه‌یابی تک‌بلور پتاسیم دی هیدروژن فسفات (KDP) و امکان‌سنجی تولید هماهنگ دوم لیزرNd:YAG

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

حدیث چراغی

مجید آقاباباگلی

محسن یزدان‌مهر

حسن احمدوند

مجتمع دانشگاهی علوم کاربردی نوین، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

https://doi.org/10.47176/ijpr.25.4.42097

چکیده

تولید هماهنگ دوم در لیزرهای حالت جامد، همواره بخش مهمی از اپتیک غیرخطی است که توسط برخی بلورها همانند بلور پتاسیم دی هیدروژن فسفات (KDP) انجام می‌شود. در این پژوهش، تک‌بلور KDP به روش رشد از فاز محلول با تبخیر حلال در دمای ثابت 45 درجه با استفاده از تجهیزات کنترل و تثبیت دمایی دقیق، رشد داده شد. تک‌بلور رشد داده شده، توسط دستگاه بلورنگاری پرتو ایکس به روش لاوه، جهت‌یابی شد و تک‌بلوری آن مورد تأیید قرار گرفت. تشکیل فاز بلورین و عدم حضور فاز اضافی از نمونه بلور خردایش شده، با استفاده از دستگاه پراش پرتو ایکس (XRD)، مورد بررسی قرار گرفت. بیناب‌نمایی تبدیل فوریه مادون‌قرمز (FTIR)، حضور پیوندهای خمشی، کششی و سایر پیوندها را تأیید کرد. با استفاده از بیناب‌نمایی بازتاب پخشی (DRS) مقدار گاف نواری برای نمونه رشد داده شده، 12/4 الکترون‌ولت به‌دست آمد. بیناب عبور نشان داد این تک‌بلور در ناحیه طول موجی 200-800 نانومتر، دارای شفافیت بالاتر از 45% است. تعیین محور اپتیکی بلور و زاویه تطبیق فاز، بر اساس نتایج الگوی پراش لاوه تعیین و بلور مورد نظر در آن راستا توسط گونیامتر دوران داده و برش داده شد. سپس آزمون تولید هماهنگ دوم با استفاده از لیزرNd:YAG با طول‌موج 1064 نانومتر انجام و نور سبز خروجی با طول‌موج 532 نانومتر مشاهده گردید

کلیدواژه‌ها

پتاسیم دی هیدروژن فسفات (KDP)

تک‌بلور غیرخطی

تولید هماهنگ دوم (SHG)

لیزر Nd:YAG

موضوعات

تجربی

عنوان مقاله English

Growth and characterization of potassium dihydrogen phosphate (KDP) single crystal and feasibility of second harmonic generation of Nd:YAG laser

نویسندگان English

Hadis Cheraghi

Majid Aghababagoli

Mohsen Yazdanmehr

Hassan Ahmadvand

Faculty of Applied Sciences, Malek Ashtar University of Technology, Iran

چکیده English

Second harmonic generation (SHG) in solid-state lasers is always a significant aspect of nonlinear optics, achievable through certain single crystals such as potassium dihydrogen phosphate (KDP). In this study, the KDP single crystal was grown by the solution growth method using solvent evaporation at a constant temperature of 45°C, employing accurate temperature control and stabilization equipment. The grown single crystal was oriented using the X-ray Laue diffraction method, confirming its single-crystalline nature. The X-ray diffraction (XRD) analysis verified the crystalline phase formation and the absence of secondary phases in the crushed crystal sample. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy confirmed the presence of bending, stretching, and other bonds. Diffuse reflectance spectroscopy (DRS) measurements yielded a bandgap of 4.12 eV for the grown crystal. The transmission spectrum demonstrated high transparency (>45%) in the 200–800 nm wavelength range. The optical axis and phase-matching angle of the grown crystal were determined based on Laue diffraction patterns, after which the crystal was rotated using a goniometer and sliced. Finally, second harmonic generation was tested using a 1064 nm Nd:YAG laser, successfully producing green light output at 532 nm.

کلیدواژه‌ها English

Potassium dihydrogen phosphate (KDP)

Nonlinear single crystal

Second harmonic generation (SHG)

Nd:YAG laser

L Zhang, S Wang, T Li, L Zhu, and Z Ye , Ceramics International 50-7 (2024) 11756.
Y Hang, L Yuxin, D Ziqiang, Z Songlin, and Z. Chengyu, Optics Express31-22 (2023) 35786.
H Sarvalishah, A H Rezvani, H Fakhraian, and H Jalily, Iranian Journal of Physics Research 13-3 (2019) 311.
V Dmitriev, G Gurzadyan, and D Nikogosyan, “Handbook of nonlinear optical crystals”, Springer, (2013).
W Tropf, T Harris, and M. J Thomas, "Optical materials: visible and infrared." Electro-Optics Handbook (2000).
M Qin, X Xu, G Yu, B Wang, and W Cheng, Crystals, 10-2 (2020) 108.
Shabani, H. Saghafifar, S. Nazem and R. Riahi-Madavar, Second National Conference on Optics and Laser Engineering of Iran, (2011) 150.
K Bennemann, “Non-linear optics in metals”, Oxford University Press, (1998).
Z De‐Gao, T Bing, D Sheng‐Ming, W Qing‐Guo, Z Yan‐Shuai, H Wan‐Xia, and Y Tao, Crystal Research Technology: Journal of Experimental Industrial Crystallography 44-5 (2009) 500.
N Verezub, A Voloshin, V Manomenova, and A Prostomolotov, Crystallography Reports 63-2 (2018) 302.
F Barati and H R. Dizaji, Optical Quantum Electronics 48 (2016) 1.
A Rousta and H Rezagholipour-Dizji, Iranian Physics Conference (2014) 818.
T Fukami , physica status solidi 2 (1990) K117.
X Ren, D Xu, and D Xue, Journal of Crystal Growth 310 (2008) 2005.
V Roopa, R Kumari, Materials Science, and E Journal , 9 (2017)
M Solanki, S Shinde, T Akhani, and B. B Parekh , Journal of Materials Science: Materials in Electronics 35-8 (2024) 558.
I Pritula and K Sangwal, “Fundamentals of crystal growth from solutions”, in Handbook of crystal growth, edition: Elsevier, (2015).
G Dhanaraj, K Byrappa, V Prasad, and M Dudley "Crystal growth techniques and characterization: an overview." Springer Handbook of Crystal Growth (2010).
H Sarvoalishah, A Rezvani, H. Fakhraeian and H. Jalili, 18th Iranian Optics and Photonics Conference and 4th Iranian Photonics Engineering Conference, (2013) 151.
Fabrati, “Growth of KDP crystal towards second harmonic production from solution and investigation of its physical properties”, Faculty of Basic Sciences, Semnan University, (2014).
V Phan, T Do, T Ho, D Nguyen, Optical and Quantum Electronics, 50 (2018) 1.
Geels, Kay, et al. "Metallographic and materialographic specimen preparation, light microscopy, image analysis, and hardness testing ", West Conshohocken, ASTM international, (2007).
Frei, Roland W. 'Diffuse reflectance spectroscopy environmental problem solving'. CRC press, (2019).
N Rajesh, V Kannan, Materials letters, 52 (2002) 326.