一种制备激光晶体坯的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种制备激光晶体坯的装置，属于激光晶体制备技术领域。包括上保温部分、下保温部分及支撑部分；从上至下分别为上保温部分、下保温部分及支撑部分，各上下两部分之间有结合面；所述各结合面之间采用凸起圈与凹槽圈嵌合的结构，不仅方便定位和组装，并且能阻止沿各保温部件结合面间隙的热辐射产生的热量损失，还能防止炉膛内产生较强对流气体对激光晶体坯的影响，提高了激光晶体坯的成品率。

A device for preparing laser crystal blank

【技术实现步骤摘要】
一种制备激光晶体坯的装置
本技术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

技术介绍
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的中国技术专利(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，使得该技术的整体高度较高；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。
技术实现思路
为克服现有技术的上述缺陷，本技术提供了一种制备激光晶体坯的装置，采用以下技术方案：包括外壳10、夹具20、上保温部分、下保温部分、加热部分及支撑部分、调节部分；在外壳10内自上而下依次为夹具20、上保温部分、下保温部分和加热部分、支撑部分；所述上保温部分叠加于下保温部分之上，所述下保温部分叠加于支撑部分之上；所述上保温部分及下保温部分内部有容纳包括夹具20的空腔，所述夹具20自上保温部分顶部伸入所述空腔内；所述加热部分位于下保温部分的外侧，包括加热器6；所述下保温部分包括保温层；上保温部分的底面有连续的上保温凸起圈或上保温凹槽圈，保温层的顶面有连续的第五凹槽圈或第五凸起圈，所述上保温凸起圈与第五凹槽圈嵌合，或者上保温凹槽圈与第五凸起圈嵌合。本技术优选技术方案之一，所述加热器6可以水平移动和/或上下移动；所述加热部分还包括加热器基座8，所述加热器6固定于加热器基座8之上；所述调节部件包括第一调节部件7和/或第二调节部件9；所述第一调节部件7控制加热器基座8移动，所述第二调节部件9控制支撑底座11移动。本技术再一优选技术方案，所述支撑部分包括支撑底座11，所述支撑底座11可以水平移动和/或上下移动；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11移动。所述支撑部分承托上保温部分和下保温部分。本技术再一优选技术方案，所述外壳10有孔118；所述第一调节器和/或第二调节器9包括螺杆92和螺母93；所述螺杆92的表面有外螺纹，所述螺母93有与螺杆92的外螺纹匹配的内螺纹，所述螺杆92一端与加热器基座8连接，另一端穿过螺母93伸出螺母93之外；所述螺母93穿过孔118与外壳10联接。本技术再一优选技术方案，所述螺母93可以相对于外壳10作上下摇动和/或左右摇动。本技术再一优选技术方案，所述螺杆92与水平面有夹角。所述螺杆92与水平面的夹角为3-15°。优选3-6°。本技术再一优选技术方案，所述外壳10上有门和/或保护气体进口。本技术再一优选技术方案，所述第二调节器9还包括密封圈119，所述密封圈119具有挡圈115、中心孔116和圆柱圈117，所述挡圈115位于密封圈119的一端，所述圆柱圈117自挡圈115至密封圈119的另一端，所述中心孔116位于挡圈115和圆柱圈117的内部贯通挡圈115和圆柱圈117；所述密封圈119位于螺母93与孔118之间，所述挡圈115位于外壳10一侧，所述圆柱圈117位于孔118内，所述螺母93穿过中心孔116且一端伸出外壳10之外。本技术再一优选技术方案，在外壳10两侧各有一个密封圈119。本技术再一优选技术方案，所述第一调节器7和/或第二调节器9还包括弹簧71，所述弹簧71一端与加热器基座8或支撑底座11连接，另一端固定于外壳10内侧。本技术再一优选技术方案，在螺杆92外螺纹表面与螺母93内螺纹表面之间有润滑脂。本技术再一优选技术方案，还包括挂钩2和保温环3，所述保温环3位于上保温部分的外侧，挂钩2位于外壳10内的上部，所述挂钩2用于控制或调整保温环3的位置。本技术再一优选技术方案，上保温部分的底面有连续的上保温凸起圈或上保温凹槽圈，保温层的顶面有连续的第五凹槽圈或第五凸起圈，所述上保温凸起圈与第五凹槽圈嵌合，或者上保温凹槽圈与第五凸起圈嵌合。本技术再一优选技术方案，上保温部分包括第一保温筒1和/或第二保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备激光晶体坯的装置，包括外壳(10)、夹具(20)、上保温部分、下保温部分、加热部分及支撑部分；在外壳(10)内自上而下依次为夹具(20)、上保温部分、下保温部分和加热部分、支撑部分；所述上保温部分叠加于下保温部分之上，所述下保温部分叠加于支撑部分之上；所述加热部分位于下保温部分的外侧；所述上保温部分及下保温部分内部有容纳包括夹具(20)的空腔；所述夹具(20)自上保温部分顶部伸入所述空腔内；所述下保温部分包括保温层，其特征在于：上保温部分的底面有连续的上保温凸起圈或上保温凹槽圈，保温层的顶面有连续的第五凹槽圈或第五凸起圈，所述上保温凸起圈与第五凹槽圈嵌合，或者上保温凹槽圈与第五凸起圈嵌合。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备激光晶体坯的装置，包括外壳(10)、夹具(20)、上保温部分、下保温部分、加热部分及支撑部分；在外壳(10)内自上而下依次为夹具(20)、上保温部分、下保温部分和加热部分、支撑部分；所述上保温部分叠加于下保温部分之上，所述下保温部分叠加于支撑部分之上；所述加热部分位于下保温部分的外侧；所述上保温部分及下保温部分内部有容纳包括夹具(20)的空腔；所述夹具(20)自上保温部分顶部伸入所述空腔内；所述下保温部分包括保温层，其特征在于：上保温部分的底面有连续的上保温凸起圈或上保温凹槽圈，保温层的顶面有连续的第五凹槽圈或第五凸起圈，所述上保温凸起圈与第五凹槽圈嵌合，或者上保温凹槽圈与第五凸起圈嵌合。


2.如权利要求1所述一种制备激光晶体坯的装置，其特征在于：所述上保温部分包括第一保温筒(1)和/或第二保温筒(4)；所述第一保温筒(1)的底面有连续的第二凸起圈或第二凹槽圈；所述第二保温筒(4)的筒身有观察孔(41)，顶面有连续的第三凹槽圈或第三凸起圈，所述观察孔(41)位于第二保温筒(4)外壁的开口位置高于位于第二保温筒(4)内壁的开口位置；所述第一保温筒(1)位于第二保温筒(4)之上，所述第二凸起圈嵌入第三凹槽圈或者第三凸起圈嵌入第二凹槽圈；所述上保温凸起圈为第二凸起圈或第四凸起圈，所述上保温凹槽圈为第二凹槽圈或第四凹槽圈。


3.如权利要求2所述一种制备激光晶体坯的装置，其特征在于：第一保温筒(1)和/或第二保温筒(4)至少有2组；所述第一保温筒(1)的顶面有连续的第一凸起圈或第一凹槽圈，所述第二保温筒(4)的底面有连续的第四凹槽圈或第四凸起圈；所述各组第一保温筒(1)之间及各组第二保温筒(4)之间均为竖直叠加结构；在相邻两组第一保温筒(1)中，位于上面的第一保温筒(1)的第二凸起圈或第二凹槽圈与位于下面的第一保温筒(1)的第一凹槽圈或第一凸起圈嵌合；在相邻两组第二保温筒(4)中，位于下面的第二保温筒(4)的第三凹槽圈或第三凸起圈与位于上面的第二保温筒(4)的第四凹槽圈或第四凸起圈嵌合。


4.如权利要求3所述一种制备激光晶体坯的装置，其特征在于：所述第一保温筒(1)包括至少2块第一保温块(101)，所述第一保温块(101)的顶面有连续的第一凸起(109)或第一凹槽(100)，底面有连续的第二凸起(104)或第二凹槽(105)，一侧平面有纵贯该平面的第一侧凸(108)，另一侧平面有与第一侧凸(108)相应的第一侧凹槽(107)；组成第一保温筒(1)时若干块第一保温块(101)底面的第二凸起(104)形成闭合的第二凸起圈，或者若干第二凹槽(105)形成闭合的第二凹槽圈；若干块第一保温块(101)顶面的第一凸起(109)形成闭合的第一凸起圈，或者若干块第一保温块(101)顶面的第一凹槽(100)形成闭合的第一凹槽圈；1块第一保温块(101)的第一侧凸(108)嵌入相邻另1块第一保温块(101)的第一侧凹槽(107)。


5.如权利要求3所述一种制备激光晶体坯的装置，其特征在于：所述第二保温筒(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘革命，陈贻斌，钟玖平，苏发强，
申请(专利权)人：赣州虔东激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江西;36