一种大口径晶体缺陷检测方法及装置制造方法
【专利摘要】一种大口径晶体缺陷检测方法及装置，涉及一种晶体缺陷检测方法及装置。以解决目前尚无使晶体在恒温状态下利用倍频效率测量方法检测晶体存在生长缺陷的方法及装置。将装有晶体的大口径晶体缺陷检测装置置于检测装置缺陷检测光路中；装置：铜环外固定有加热器，两个内挡环套装在铜环内且与铜环可拆卸连接，两个内挡环之间固定有竖直设置的大口径晶体，内固定端盖与铜环固定连接，窗口玻璃片通过内固定端盖密封固定在内挡环斜端面上，加热器外侧套装外壳，外壳两端与外固定端盖固定，测温热电偶固定在铜环上，测温热电偶通过导线与测温热电偶的显示仪表相连，显示仪表输出温度给温控仪，温控仪通过导线与加热器相连。本发明用于大口径晶体缺陷检测。
【专利说明】 一种大口径晶体缺陷检测方法及装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种晶体缺陷检测方法及装置。
【背景技术】
[0002]倍频转换技术是获得高能量激光的重要方法，主要通过晶体如KDP、DKDP, ADP等的倍频效应来得到高频率、高能量的激光。晶体在生长过程中的缺陷严重影响了倍频转换效率。至目前为止，尚无使晶体在恒温状态下利用倍频效率测量方法检测晶体存在生长缺陷的方法及装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种大口径晶体缺陷检测方法及装置，以解决至目前为止，尚无使晶体在恒温状态下利用倍频效率测量方法检测晶体存在生长缺陷的方法及装置的问题。
[0004]本发明的方法是在密闭空间内加热大口径晶体，将大口径晶体控制在最佳匹配温度下，采用缺陷检测光路检测大口径晶体缺陷位置，通过测量大口径晶体不同位置的倍频转换效率值来检测大口径晶体的缺陷。
[0005]本发明解决上述问题采取以下技术方案:
[0006]本发明的一种大口径晶体缺陷检测方法，所述方法包括以下步骤:
[0007]步骤一、先将晶体装入大口径晶体缺陷检测装置内，再将所述大口径晶体缺陷检测装置设置在检测光路中，控制大口径晶体缺陷检测装置中温控仪的温度值，使得晶体以±0.1°C的温度梯度进行升温或降温，得到晶体在不同温度下的倍频效率值，并通过高斯拟合方法得到晶体在最高倍频转换效率条件下的温度值，即为最佳匹配温度，将所述温控仪的温度值设为所述最佳匹配温度；
[0008]步骤二、当晶体温度达到最佳匹配温度并稳定后，所述检测光路中的固体激光器发出基频光，通过分光板一将杂散光分离，通过KDP晶体对激光进行二倍频转换，得到2 ω激光，再通过分光板二将杂散光和基频光分离，通过劈板一和卡计一测量二倍频光的能量，通过检测晶体对2 ω进行频率转换，得到4 ω光，最后通过30°劈板和卡计二得到4 ω激光的能量，根据4 ω和2ω激光的能量得到晶体不同位置的2 ω-4 ω倍频转换效率，所述基频光的波长为1053nm ；
[0009]步骤三、调整大口径晶体缺陷检测装置的位置，检测晶体不同位置的2ω-4ω倍频转换效率，得到晶体不同点处的的效率分布，当存在缺陷时，晶体的转换效率趋于0，故通过效率分布得到晶体的缺陷位置分布。
[0010]本发明的大口径晶体缺陷检测装置，所述大口径晶体缺陷检测装置包括加热器、外壳、铜环、温度控制系统、两个内挡环、两个窗口玻璃片、两个内固定端盖及两个外固定端盖，所述温度控制系统包括测温热电偶和温控仪；
[0011]每个内挡环的两个相对端面的其中一个端面为直端面，另一个端面为斜端面，所述铜环的外圆周面固定有加热器，两个内挡环的直端面相对设置并套装在铜环内，两个内挡环均与铜环径向可拆卸连接，且两个内挡环的直端面之间固定有竖直设置的所述晶体，每个内挡环的斜端面上设置有一个窗口玻璃片，两个窗口玻璃片的外侧面各设置有一个内固定端盖，内固定端盖的内端面为斜内端面，内固定端盖的斜内端面与内挡环的斜端面倾斜度相一致，每个内固定端盖与铜环的相邻端固定连接，每个窗口玻璃片通过内固定端盖的斜内端面密封固定在内挡环的斜端面上，加热器的外侧套装一个外壳，外壳为圆筒状，夕卜壳的两端各与一个外固定端盖固定，测温热电偶穿过外壳和加热器固定在铜环上，测温热电偶的显示仪表安装在温控仪上，测温热电偶通过导线与测温热电偶的显示仪表相连，显示仪表输出的温度数据给温控仪，温控仪通过导线与加热器相连。
[0012]本发明与现有技术相比较的有益效果是:
[0013]1、由于晶体具有较高的温度敏感度，在较小的温度变化下就能大幅度降低晶体的倍频效率，因此，本发明的方法可使晶体在恒温状态下，通过倍频转换效率来确定晶体的缺陷位置。
[0014]2、本发明的装置通过安装温度传感器测试铜环的温度值作为反馈信号控制加热器的闭合，维持大口径晶体的热源温度，能够得到精准的铜环温度值并控制在±0.rc内。本发明的装置还具有结构简单、控制精度高和制造成本低等优点。
[0015]3、本发明装置可以使晶体以±0.1°C的温度梯度进行升温或降温，得到晶体在不同温度下的倍频效率值，通过温度与转换效率之间的关系，通过高斯拟合方法得到晶体的最佳匹配温度。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的整体结构主视示意图，图2是内挡环的主剖视图，图3是铜环的主剖视图，图4是缺陷检测光路示意图。
[0017]附图标记说明:加热器1、晶体2、窗口玻璃片3、外固定端盖6、外壳7、铜环10、键
11、内挡环12、内固定端盖13、测温热电偶14、温控仪15、直端面20、斜端面21、显示仪表22、键槽23、通槽24、螺纹孔25、大口径晶体缺陷检测装置26、固体激光器27、分光板一 28、KDP晶体29、分光板二 30、劈板一 31、30°劈板32、卡计一 33、卡计二 34。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体【专利附图】
【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0019]【具体实施方式】一:结合图1及图4说明，本实施方式的一种大口径晶体缺陷检测方法，所述方法包括以下步骤:
[0020]步骤一、先将晶体2装入大口径晶体缺陷检测装置26内，再将所述大口径晶体缺陷检测装置26设置在检测光路中，控制大口径晶体缺陷检测装置26中温控仪15的温度值，使得晶体2以±0.1°C的温度梯度进行升温或降温，得到晶体2在不同温度下的倍频效率值，并通过高斯拟合方法得到晶体2在最高倍频转换效率条件下的温度值，即为最佳匹配温度，将所述温控仪15的温度值设为所述最佳匹配温度；
[0021]步骤二、当晶体2温度达到最佳匹配温度并稳定后，所述检测光路中的固体激光器27发出基频光，通过分光板一 28将杂散光分离，通过KDP晶体29对激光进行二倍频转换，得到2ω激光，再通过分光板二 30将杂散光和基频光分离，通过劈板一 31和卡计一 33测量二倍频光的能量，通过检测晶体2对2ω进行频率转换，得到4ω光，最后通过30°劈板32和卡计二 34得到4ω激光的能量，根据4ω和2ω激光的能量得到晶体2不同位置的2ω-4ω倍频转换效率，所述基频光的波长为1053nm ;
[0022]步骤三、调整大口径晶体缺陷检测装置26的位置，检测晶体2不同位置的2 ω -4 ω倍频转换效率，得到晶体2不同点处的的效率分布，当存在缺陷时，晶体2的转换效率趋于0，故通过效率分布得到晶体2的缺陷位置分布。
[0023]晶体2的最佳匹配温度与具体晶体有关，即不同晶体有不同的最佳匹配温度值。
[0024]【具体实施方式】二:结合图1-图3说明，本实施方式的实现【具体实施方式】一所述方法所采用的大口径晶体缺陷检测装置，所述大口径晶体缺陷检测装置26包括加热器1、外壳7、铜环10、温度控制系统、两个内挡环12、两个窗口玻璃片3、两个内固定端盖13及两个外固定端盖6，所述温度控制系统包括测温热电偶14和温控仪15 ；
[0025]每个内挡环12的两个相对端面的其中一个端面为直端面20，另一个端面为斜端面21，所述铜环10的外圆周面固定有加热器1，两个内挡环12的直端面20相对设置并套装在铜环10内，两个内挡环12均与铜环10径向可拆卸连接，且两个内挡环12的直端面20之间固定有竖直设置的所述晶体2，每个内挡环12的斜端面21上设置有一个窗口玻璃片3，两个窗口玻璃片3的外侧面各设置有一个内固定端盖13，内固定端盖13的内端面为斜内端面，内固定端盖13的斜内端面与内挡环12的斜端面21倾斜度相一致,每个内固定端盖13与铜环10的相邻端固定连接(采用螺钉固定连接)，每个窗口玻璃片3通过内固定端盖13的斜内端面密封固定在内挡环12的斜端面21上，加热器I的外侧套装一个外壳7(起保护作用)，外壳7为圆筒状，外壳7的两端各与一个外固定端盖6固定(采用螺钉固定连接)，测温热电偶14穿过外壳7和加热器I固定在铜环10上，测温热电偶14的显示仪表22安装在温控仪15上，测温热电偶14通过导线与测温热电偶14的显示仪表22相连(测温热电偶14用于检测铜环10的温度)，显示仪表22输出的温度数据给温控仪15，温控仪15通过导线与加热器I相连(通过控制系统来实现加热器I的电路的闭合)。
[0026]本实施方式中的测温热电偶14测试精度为±0.10C ;所选的温控仪15可以以
0.10C /step进行升高或降低热源的控制温度。测温热电偶14的温度信号输出给温控仪15，温控仪15控制加热器I供电回路通或断。
[0027]【具体实施方式】三:结合图1和图2说明，本实施方式所述两个内挡环12的外侧壁各开设有一个键槽23，两个键槽23设置在同一直线上(保证窗口玻璃片3平行放置)，铜环10的内壁上沿长度方向开设有通槽24，通槽24与两个键槽23相对应，每个相对应的键槽23和通槽24内装有一个键11，两个内挡环12各通过一个键11与铜环10径向可拆卸连接，且两个内挡环12的外侧壁与铜环10的内侧壁之间紧密接触。连接稳定，方便，同时还便于安装，本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】二相同。
[0028]【具体实施方式】四:结合图2说明，本实施方式所述每个内挡环12的斜端面21与直端面20之间的夹角为α，α=5°，以消除杂散光的影响。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】二相同。
[0029]【具体实施方式】五:结合图1和图3说明，本实施方式所述铜环10的外侧壁上开设有至少一个螺纹孔25，测温热电偶14与铜环10的一个螺纹孔25连接。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】四相同。
[0030]本实施方式中，铜环10的外侧壁上开设的螺纹孔25的数量为五个，根据需要选择其中一个螺纹孔25与测温热电偶14连接。
[0031]【具体实施方式】六:结合图1说明，本实施方式所述加热器I为电阻丝加热器。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】二相同。
[0032]【具体实施方式】七:结合图1说明，本实施方式所述两个窗口玻璃片3平行设置，保证光路平行。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】二相同。
[0033]【具体实施方式】八:结合图1说明，本实施方式所述晶体2、窗口玻璃片3及两个内挡环12的中心线在同一直线上。本实施方式中未公开的技术特征与【具体实施方式】二相同。
[0034]晶体加热的工作过程(参见图1-图3):将晶体2竖直夹紧在两个内挡环12的直端面20之间，将测温热电偶14固定在铜环10的合适的螺纹孔上，将不用的螺纹孔用铜塞密封，显示仪表22固定在温控仪15上，同时将电源线固定在温控仪15上。根据需要设定控制仪15的最佳匹配温度，使得晶体2达到最佳匹配温度，并在50min后达到稳定，同时可以设置控制仪15上的温度值，当需要微调晶体2表面温度时，可通过控制仪15来控制。本发明是一种在密闭空间内加热晶体2，可使晶体2具有较高的温度控制精度并维持稳定的控制状态。本发明所检测的晶体2为大口径晶体，口径为Φ80πιπι。
【权利要求】
1.一种大口径晶体缺陷检测方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤一、先将晶体(2 )装入大口径晶体缺陷检测装置(26 )内，再将所述大口径晶体缺陷检测装置(26)设置在检测光路中，控制大口径晶体缺陷检测装置(26)中温控仪(15)的温度值，使得晶体(2)以±0.1°C的温度梯度进行升温或降温，得到晶体(2)在不同温度下的倍频效率值，并通过高斯拟合方法得到晶体(2)在最高倍频转换效率条件下的温度值，即为最佳匹配温度，将所述温控仪(15)的温度值设为所述最佳匹配温度； 步骤二、当晶体(2)温度达到最佳匹配温度并稳定后，所述检测光路中的固体激光器(27)发出基频光，通过分光板一(28)将杂散光分离，通过KDP晶体(29)对激光进行二倍频转换，得到2ω激光，再通过分光板二(30)将杂散光和基频光分离，通过劈板一(31)和卡计一(33)测量二倍频光的能量，通过检测晶体(2)对2ω进行频率转换，得到4ω光，最后通过30°劈板(32)和卡计二(34)得到4ω激光的能量，根据4ω和2ω激光的能量得到晶体(2)不同位置的2ω-4ω倍频转换效率，所述基频光的波长为1053nm ； 步骤三、调整大口径晶体缺陷检测装置(26)的位置，检测晶体(2)不同位置的2ω-4ω倍频转换效率，得到晶体(2)不同点处的的效率分布，当存在缺陷时，晶体(2)的转换效率趋于0，故通过效率分布得到晶体(2)的缺陷位置分布。
2.一种实现权利要求1所述方法所采用的大口径晶体缺陷检测装置，其特征在于:所述大口径晶体缺陷检测装置(26)包括加热器(I)、外壳(7)、铜环(10)、温度控制系统、两个内挡环(12)、两个窗口玻璃片(3)、两个内固定端盖(13)及两个外固定端盖(6)，所述温度控制系统包括测温热电偶(14)和温控仪(15)； 每个内挡环(12)的两个相对端面的其中一个端面为直端面(20)，另一个端面为斜端面(21)，所述铜环(10)的外圆周面固定有加热器(1)，两个内挡环(12)的直端面(20)相对设置并套装在铜环(10)内，两个内挡环(12)均与铜环(10)径向可拆卸连接，且两个内挡环(12)的直端面(20)之间固定有竖直设置的所述晶体(2)，每个内挡环(12)的斜端面(21)上设置有一个窗口玻璃片(3),两个窗口玻璃片(3)的外侧面各设置有一个内固定端盖(13),内固定端盖(13)的内端面为斜内端面，内固定端盖(13)的斜内端面与内挡环(12)的斜端面(21)倾斜度相一致，每个内固定端盖(13)与铜环(10)的相邻端固定连接，每个窗口玻璃片(3)通过内固定端盖(13)的斜内端面密封固定在内挡环(12)的斜端面(21)上，加热器(O的外侧套装一个外壳(7),外壳(7)为圆筒状,外壳(7)的两端各与一个外固定端盖(6)固定，测温热电偶(14)穿过外壳(7)和加热器(I)固定在铜环(10)上，测温热电偶(14)的显示仪表(22)安装在温控仪(15)上，测温热电偶(14)通过导线与测温热电偶(14)的显示仪表(22)相连，显示仪表(22)输出的温度数据给温控仪(15)，温控仪(15)通过导线与加热器(I)相连。
3.根据权利要求2所述大口径晶体缺陷检测装置，其特征在于:所述两个内挡环(12)的外侧壁各开设有一个键槽(23)，两个键槽(23)设置在同一直线上，铜环(10)的内壁上沿长度方向开设有通槽(24 )，通槽(24 )与两个键槽(23 )相对应，每个相对应的键槽(23 )和通槽(24)内装有一个键(11 )，两个内挡环(12)各通过一个键(11)与铜环(10)径向可拆卸连接，且两个内挡环(12)的外侧壁与铜环(10)的内侧壁之间紧密接触。
4.根据权利要求2所述大口径晶体缺陷检测装置，其特征在于:所述每个内挡环(12)的斜端面(21)与直端面(20)之间的夹角为α，α=5°。
5.根据权利要求4所述大口径晶体缺陷检测装置，其特征在于:所述铜环(10)的外侧壁上开设有至少一个螺纹孔(25)，测温热电偶(14)与铜环(10)的一个螺纹孔(25)连接。
6.根据权利要求2所述大口径晶体缺陷检测装置，其特征在于:所述加热器(1)为电阻丝加热器。
7.根据权利要求2所述大口径晶体缺陷检测装置，其特征在于:所述两个窗口玻璃片(3)平行设置。
8.根据权利要求2所述大口径晶体缺陷检测装置，其特征在于:所述晶体(2)、窗口玻璃片(3)及两个内挡环(12)的中心线在同一直线上。
【文档编号】G01N21/63GK103808694SQ201410066535
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】张鹏, 梁迎春, 孙付仲, 卢礼华 申请人:哈尔滨工业大学