Mg:La:LiNbO_3晶体的生长及抗光损伤性能的研究

在LiNbO3 中掺进MgO( 3.5mol% )和La2 O3 采用提拉法生长Mg :La :LiNbO3 晶体。晶体生长工艺条件 :轴向温度梯度为 30～ 40℃ /cm ,径向温场均匀对称 ,采用 0 .5～ 1mm/h低的晶体生长速度 ,合适的 1 5～ 2 0r/min转速 ,保证平坦的固液界面。生长晶体的尺寸为2 5mm～30mm。晶体的极化温度为 1 2 2 0℃ ,极化电流密度为 5mA/cm2 。采用直接观测透射光斑变形法测试Mg :La :LiNbO3 晶体的抗光折变至散射能力。以Ar+激光器作光源 ,输出波长λ =488.0nm。映射在晶体上的总功率可通过分光镜进行连续调节。激光束的偏振方向平行晶体的c轴 ,晶体置于透镜后焦面处。当激光功率密度较小时 ,晶体不产生散射 ,透射光斑在屏上呈圆形。当激光功率达到一定值时晶体内部产生光损伤 ,透过光斑沿c轴拉长 ,发生变形。当光斑开始发生变形时的激光功率密度 ,定义为晶体的光损伤阈值R。测试结果为Mg :La :LiNbO3 晶体的光折变阈值为 4.6× 1 0 4W/cm2 ;LiNbO3 晶体的光折变阈值为 2 .8× 1 0 4W/cm2 。可以看出 ,Mg :La :LiNbO3 晶体的光折变阈值比LiNbO3 提高二个数量级以上。测试Mg :La :LiNbO3 晶体的红外透射谱 ,LiNbO3 晶体OH-吸收峰的位置在 35 35cm-1( 2 .83μm) ,而LiNbO3 晶体吸收峰位置在 34 85cm-1( 2 .87μm) ,

非晶态SiO_2过渡层上高C轴取向LiNbO_3薄膜的PLD生长

利用脉冲激光沉积(PLD)技术在单晶硅衬底的非晶态Si O2过渡层上外延生长了具有优良结晶品质和高度c轴取向性的Li NbO3光波导薄膜.利用X射线衍射、高分辨电镜和原子力显微镜等手段对Li NbO3薄膜的结晶品质和c轴取向性等进行了系统的分析,确定了薄膜c轴外延生长的最佳沉积参数.非晶态Si O2过渡层上的Li NbO3薄膜由尺度约为150×150nm的四方柱状c轴取向的单晶畴紧密排列而成,并且具有陡峭的界面结构.此外,对于Li NbO3薄膜在非晶过渡层上择优取向生长的物理机制和薄膜基底效应进行了初步探讨,提出其生长机制很可能符合光滑晶面上三维岛状成核生长的Vol mer模式.

Mn:Fe:LiNbO_3晶体的全息存储

铌酸锂 (LiNbO3 )晶体属于三方晶系 ,3m点群具有电光效应和非线光学效应 ,LiNbO3 晶体通过掺杂可以改变晶体的性能 ,如Fe :LiNbO3 晶体在光放大、全息存储、位相共轭等方面取得较好的应用效果。在Fe :LiNbO3 中掺进Mn2 O3 生长Mn :Fe :LiNbO3 晶体其各种性能参数较Fe:LiNbO3 晶体又有一定的提高。生长Mn :Fe :LiNbO3 晶体所用的原料为Li2 CO3 ,Mn2 O3 ,Fe2 O3 ,原料纯度皆为 99.99% ,LiNbO3 采用固液同成分配比。Mn2 O3 和Fe2 O3 的掺量皆为 0 .0 5mol% ,采用提拉法生长晶体 ,晶体切割成 8mm× 8mm× 5mm的晶片 ,放入Li2 CO3 粉中进行还原处理。放在Nb2 O5 粉中进行氧化处理。采用二波藕合光路测试Mn :Fe :LiNbO3 晶体的吸收系数 ,衍射效率和响应时间 ,以Ar2 +激光器作光源 ,λ =488nm ,晶体的吸收系可以近似表示为 :α=1Lln I总 -I反I透 式中α为晶体吸收系数 ,L为通光长度 (CM) ,I总 为激光总光强 ,I反 为激光反射光强 ,I透为透射光强。测试结果 :还原的Mn :Fe :LiNbO3 晶体α =6 .2 5cm-1,氧化的Mn :Fe :LiNbO3 晶体α =1 .87cm-1。以Mn :Fe :LiNbO3 晶体作为记录晶体 ,进行体全息数据存储。利用晶体光折变效应可以将干涉图案光强分布的变化实时转化为相应的折射率变化 ,即形成相位体全息图。

In∶Cu∶LiNbO_3晶体的生长及其二波耦合效应的研究

铌酸锂 (LiNbO3 )晶体具有电光效应和非线性光学效应。纯LiNbO3 晶体的光折变性能很弱 ,且抗光致散射能力低。在LiNbO3 晶体中掺进CuO( 0 .0 5mol% )和In2 O3 ( 1 .5mol% ) ,采用Czochralski法生长In∶Cu∶LiNbO3 晶体。生长工艺参数为 :轴向温度梯度 35℃ /cm ,晶体生长速度 1mm/h ,旋转速度为 1 5～ 2 0r/min ,极化温度为 5 0 0℃ ,还原时间为 2 4h。以二波耦合光路测试晶体的指数增益系数 ,衍射效率和响应时间。采用Ar+激光器作光源 ,两相干光束分别为信号光I2 0 和泵浦光I10 ,输出波长λ =488.0nm。泵浦光的直径D =5mm ,信号光的直径d =1mm。泵浦光强I10 =2 .45cm-1,入射光束光强比 β =I10 /I2 0 =2 2 5 0。实验测量二波耦合指数增益系数Γ的表达式为 :Γ=1Lln I′1I2I1I′2 ≈ 1Lln I′1I1式中I1与I2 分别是两束光之间存在耦合时的透射信号光强。I′1与I′2 分别是没有耦合时的相应光强 ,L为通光长度。指数增益系数测试结果 :1 2mm× 1 2mm× 3mm晶片为 1 8cm-1;1 2mm× 1 2mm× 0 .3mm晶片为 5 4cm-1。采用二波耦合光路测试晶体的衍射效率 η。I10 =I2 0 =1 .76W /cm2 。测量二波耦合衍射效率表达式为 :η=I′1I1× 1 0 0 %式中 I1为衍射光强 ,I′1为I10 的透射光强。测试结果为 6 2 %。响应时?

Cu,Fe掺杂LiNbO_3晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理对Cu,Fe单掺及共掺LiNbO_3晶体的电子结构和光学性质进行了计算.结果显示:Cu,Fe单掺杂LiNbO_3晶体禁带内均产生了杂质能级,主要由Cu3d,Fe3d轨道及O 2p轨道贡献;共掺LiNbO_3晶体禁带内出现了双能级结构,深能级由Cu3d和O2p轨道贡献,浅能级由Fe3d和O2p轨道贡献.Cu,Fe单掺和共掺LiNbO_3晶体带隙依次缩小,在可见光区的光吸收明显增强.共掺LiNbO_3在445和630nm左右分别表现出一个宽吸收峰,比单掺LiNbO_3晶体表现出更好的光吸收性质.研究表明,Fe占Nb位比Fe占Li位的双掺样品在双光存储应用中更有优势;同时,浓度比[Fe2+]/[Fe3+]值的适当降低有助于这种优势的形成.

LiNbO_3基无铅压电陶瓷的研究与进展

LiNbO3基无铅压电陶瓷近年来受到各国学者的关注,已成为继BNT之后的又一重要的无铅压电陶瓷研究体系。本文结合近年来有关LiNbO3基无铅压电陶瓷的研究论文及近20年的发明专利公报,归纳和分析了LiNbO3基无铅压电陶瓷的研究开发进展,着重介绍了LiNbO3基无铅压电陶瓷的主要体系及制备方法、压电铁电性能,并对LiNbO3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议。

基于LiNbO_3光波导调制器高速光码型调制技术的比较

从理论上对基于铌酸锂(LiNbO3)光波导外调制器的各种高速光码型调制技术进行了统一的数学分析和比较.比较分析表明,由于频谱结构紧凑和实施简单,非归零码(NRZ)在中短距离高速传输系统中有很好的应用;而差分相移键控-载波抑制归零码(CSRZ-DPSK)由于具有较好的频谱结构、抗色散、非线性特性和实现成本,将成为长距离高速光纤传输系统中调制格式的最佳选择之一.

在旋转的半无限LiNbO_3上传播的声表面波

声表面波(SAW)陀螺具有无源、无线、单层平面结构等优点。以目前国外研究小组所用的铌酸锂为对象,对含陀螺效应的声表面波的波动方程进行求解。用编制的程序进行了数值计算并绘制了基体绕各不同坐标轴旋转时,陀螺效应对铌酸锂表面传播的声表面波速度及对机电耦合系数影响的相关曲线,并对结果进行了分析。

激光脉冲沉积法在Si(100)上生长c轴择优取向的LiNbO_3晶体薄膜及其性能

采用激光脉冲沉积 ( PL D)法在 Si( 10 0 )衬底上生长得到了完全 c轴择优取向的 L i Nb O3( L N)薄膜 ,X射线衍射分析表明 L N( 0 0 6)衍射峰的半峰宽为 0 .3 5°.利用棱镜耦合器 ,激光可以被耦合到 L N薄膜中 ,形成 TE和 TM模式的光波导 .测得 L N薄膜的折射率 n0 为 2 .2 85 ,薄膜的厚度为 0 .199μm.

Ce∶Co∶LiNbO_3晶体光折变性能研究

在LiNbO3中掺进CeO2 和Co3O4 ,以Czchralski技术首次生长Ce∶Co∶LiNO3,Ce∶LiNbO3,Co∶LiNbO3晶体 通过测试Ce∶LiNbO3,Co∶LiNbO3和Ce∶Co∶LiNbO3晶体的指数增益系数 ,位相共轭反射率和响应时间 ,计算晶体的有效载流子浓度和光电导 Ce离子能提高LiNbO3晶体光折变灵敏度 ,Co离子能提高LiNbO3晶体的响应速度和抗光致散射能力 ,从而Ce∶Co∶LiNbO3晶体具有较高的指数增益系数 ,位相共轭反射率 ,响应速度

新型结构超宽带LiNbO_3电光调制器的优化设计

采用有限元软件对新型结构的铌酸锂电光调制器进行了优化设计分析表明,采用脊波导和T型电极相结合的方式,能在保持高的特征阻抗的同时有效的实现相速匹配和有效降低电极损耗,从而较好的提高器件性能,是一种比较有潜力的调制器利用优化结果,给出一种带宽达153GHz,半波电压为8.55V。

Mg:Fe:LiNbO_3晶体光学性能的研究

在LiNbO3中掺杂光折变敏感杂质离子Fe2+/Fe3+和抗光致散射杂质离子Mg2+,以提拉法生长Mg∶Fe∶LiNbO3晶体。测试晶体吸收光谱、红外光谱。Mg∶Fe∶LiNbO3晶体的吸收边相对Fe∶LiNbO3晶体发生紫移。当Mg2+浓度达到阈值浓度,Mg(6%)∶Fe∶LiNbO3晶体OH-吸收峰由3482cm-1移到3529cm-1。测试晶体的位相共轭反射率和响应时间,计算光电导。Mg(6%)∶Fe∶LiNbO3晶体的响应速度和光电导比Fe∶LiNbO3晶体有较大提高。

K_2O助溶剂提拉法和富锂提拉法生长的近化学计量比LiNbO_3晶体性质的比较

分别采用K2O助溶剂提拉法和富锂提拉法生长了近化学计量比LiNbO3 晶体。比较了两种方法生长的晶体紫外吸收边和红外吸收谱的差别,光谱结果表明,K2O助溶剂提拉法生长的晶体组成非常均匀,而富锂提拉法生长的晶体组成不均匀,沿晶体生长方向,Li2O含量逐渐增加。另外,两种生长方法中,籽晶表面均看到螺旋状环,分析了其产生原因。

复合材料LiNbO_3/Terfenol-D的磁电效应

制备了2-2型复合磁电材料Li NbO3/Terfenol-D,研究了其在不同频率交流激励磁场和直流偏磁场下的磁电耦合效应.为了充分利用Li NbO3晶体大的压电系数d15和d22使其在横场长度伸缩振动模式和厚度伸缩振动模式中获得较大的压电效应,本文选择了(xzt)41°切型的Li NbO3晶体作为复合材料Li NbO3/Terfenol-D的压电相,通过计算其压电系数从理论上得出了与实验比较一致的结果,即该材料具有较大的磁电耦合系数,在频率为114kHz交流磁场的激励下,当直流磁偏场达到1.9kOe时,获得磁电耦合系数的最大值2.1V/cm.Oe.另外还发现一定频率范围内该材料出现了独特的多个最优化直流磁偏场现象.本文对以上现象进行了讨论.

LiNbO_3陶瓷溅射靶材的制备工艺研究

采用改进的陶瓷烧结工艺，研究了用于射频磁控溅射工艺的大尺寸薄型ＬｉＮｂＯ３陶瓷靶材的烧结工艺，解决了烧结过程中Ｌｉ２Ｏ的外逸造成成分偏差和Ｌｉ２Ｏ含量偏低时不易得到致密陶瓷的问题，探讨了Ｌｉ２Ｏ在烧结过程中的作用，制备出了高强度的ＬｉＮｂＯ３＋Ｌｉ２Ｏ系列陶瓷靶材．

Eu^(3+):LiNbO_3单晶的坩埚下降法生长及其光谱性质

选用合适的温度梯度(20~30℃/cm)与生长速度(1~3mm/h),用坩埚下降法成功地生长出了掺杂Eu3+的LiNbO3 单晶。用X射线衍射及DTA分析表征了获得的晶体。生长的晶体无宏观缺陷,在 He Ne激光的照射下,无散射中心。测定了从生长初期下部到生长后期上部晶体的紫外 可见吸收光谱与荧光光谱。观测到分裂的光谱线。结果表明,沿着晶体生长方向,Eu3+浓度逐步减少。Eu3+ 离子在晶体中取代Li与Nb格位。

In∶Nd∶LiNbO_3晶体倍频性能的研究

在LiNbO3 中掺进In2O3 和Nd2O3,以Czochralski技术生长了In∶Nd∶LiNO3 晶体通过光斑畸变法测得In∶Nd∶LiNbO3晶体的光损伤阈值为1. 98×104W /cm2,比Nd∶LiNbO3晶体的1. 6×102W /cm2高两个数量级以上;晶体吸收光谱的测试表明,In∶Nd∶LiNbO3 晶体的吸收边相对Nd∶LiNbO3 晶体发生紫移研究了In∶Nd∶LiNbO3 晶体的倍频性能,结果表明,In∶Nd∶LiNbO3 晶体的相位匹配温度在室温附近,倍频转换效率比Nd∶LiNbO晶体提高二倍.

Mg∶Fe∶LiNbO_3晶体全息存储性能的研究

在ＬｉＮｂＯ＿３中同时掺入ＭｇＯ和Ｆｅ＿２Ｏ＿３，生长了Ｍｇ：Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ＿３晶体。该晶体的衍射效率达到８０％，且抗光致散射能力强，响应速度较快。以Ｍｇ：Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ＿３晶体作为全息关联存储的记录介质，记录图象清晰，噪声小，恢复图象信息完整。

Sol-gel法制备LiNbO_3粉末及其表征

以叔丁醇锂和乙醇铌为原料,用Sol-gel法制备的LiNbO3经烘干、热处理后得到LiNbO3粉末,通过对LiNbO3粉末进行IR和XRD表征,结果表明:当热处理温度达500℃时,LiNbO3结晶基本完全,热处理温度达700℃时,结晶完全。

Ti：Mg：LiNbO_3晶体的折射率温度系数表示式

基于在５３９．７５ｎｍ，６３２．８ｎｍ，１０７９．５ｎｍ，１３４１．４ｎｍ波长上和２８８Ｋ，３３８Ｋ，３８３Ｋ，４２３Ｋ温度条件下，对掺５ｍｏｌ％ＭｇＯ和０．２ｍｏｌ％Ｔｉ的ＬｉＮｂＯ＿３晶体的主折射率的精密测量￣［１］，根据对ＬｉＮｂＯ＿３晶体适用的修正的Ｓｅｌｌｍｅｉｅｒ’ｓ方程，以解出参数Ｃ＿ｉ表达式的方法，求出上述温度时Ｓｅｌｌ－ｍｅｉｅｒ’ｓ方程的参数Ａ＿ｉ，Ｂ＿ｉ，Ｃ＿ｉ，Ｄ＿ｉ，以最小二乘法精确地拟合上述参数对温度Ｔ的线性关系，进而推导出这种晶体的折射率温度系数的表示式。利用此表示式可以计算波长在５３９．７５ｎｍ～１３４１．４ｎｍ区间附近，温度在２８８Ｋ～４２３Ｋ范围左右Ｔｉ：Ｍｇ ：ＬｉＮｂＯ＿３晶体的折射率温度系数。为检验该折射率温度系数表示式的实用性，利用此表示式计算１０７９．５ｎｍ为基波的该晶体的二倍频非临界相位匹配温度，与实验值之差在１Ｋ以内，从而证明这个折射率温度系数表示式对于采用Ｔｉ：Ｍｇ：ＬｉＮｂ＿Ｏ，晶体设计非线性光学器件是适用的。