Chế tạo và khảo sát hiệu ứng phát sóng hài bậc hai của đơn tin thể KDP

Trong những năm gần đây, các tinh thể được chế tạo từ môi trường dung dịch đã và đang được quan tâm nghiên cứu rất nhiều, điển hình là đơn tinh thể KDP (Potassium Dihydrogen Phosphate, KH₂PO₄). Nó được xem là loại vật liệu phi tuyến thông dụng và tiềm năng vì có giá thành rẻ, dễ dàng chế tạo, trường nhật ngữ dễ dàng gia công.

Nghiên cứu này được thực hiện với hai nội dung chính: chế tạo đơn tinh thể KDP bằng phương pháp nuôi động - hạ nhiệt độ sử dụng mô hình cần dao động với hệ nuôi tự thiết kế; khảo sát hiệu ứng phát sóng hài bậc hai của các mẫu tinh thể chế tạo được. Ngoài ra, ảnh hưởng của các yếu tố thực nghiệm như độ quá bão hòa của dung dịch, tốc độ hạ nhiệt độ, diện tích mặt đáy bình chứa, độ ổn định của cần dao động đến hình thái phát triển của tinh thể KDP dạng mầm và dạng khối lớn cũng bước đầu được khảo sát.

Kết quả cho thấy, độ quá bão hòa thích hợp nhất để tạo tinh thể mầm là từ 60 đến 80⁰C. Với lượng dung dịch ít hơn 2 lít, nên sử dụng bình giữ nhiệt để làm chậm tốc độ hạ nhiệt, với lượng dung dịch nhiều hơn thì có thể để dung dịch nguội đi tự nhiên. Bình chứa dung dịch nên được lựa chọn thích hợp sao cho mảng kết tinh hình thành đủ bao phủ hết diện tích đáy bình.

Với cần dao động mang tinh thể, do lỗi kỹ thuật trong gia công, chiều dài của cần có ảnh hưởng nhất định đến hình dáng và chất lượng đơn tinh thể KDP hình thành. Cần dài 25cm cho những mẫu tinh thể có khuynh hướng phát triển theo chiều ngang, mật độ sai hỏng và rạn nứt lớn. Còn cần ngắn 15cm lại giúp tinh thể phát triển theo chiều dọc, chất lượng tinh thể cũng tăng lên đáng kể.

Công suất chùm sóng hài bậc hai 532nm là một hàm bậc hai theo công suất chùm bức xạ tới 1064nm. Trong khi đó hiệu suất phát sóng hài bậc hai lại gia tăng tuyến tính theo công suất chùm 1064nm. Tại giá trị ngưỡng của công suất chùm 1064nm, ở một giá trị góc lệch nhất định quanh trục z sẽ cho cường độ vệt sáng màu lục lớn nhất và cường độ này sẽ suy giảm nhanh khi góc lệch thay đổi. Các kết quả tương đối phù hợp với lý thuyết đã có. Đây là nghiên cứu cơ bản tạo tiền đề cho những hướng phát triển tiếp theo trong lĩnh vực Laser, Quang tử và Vật liệu phi tuyến.