LiNbO_3:Fe晶体中双光束耦合衍射效率的研究

对两束相干光写入稳态相位栅的衍射效率进行数值模拟,发现在某一角度范围内衍射效率有一最大值存在.测定了双光束耦合时不同入射角度光子晶格的衍射效率,实验曲线表明,衍射效率随写入角度(光子晶格周期)的变化也有极大值存在,并且与数值模拟所对应的角度是吻合的.由于衍射效率与写入的光子晶格的折射率调制度Δn成线性关系,因而证实了不同写入角度的光子晶格有不同的折射率调制度,并有极大值存在.

用双棱镜干涉法在LiNbO_3:Fe晶体中构造准周期光子晶格

在用干涉法制作光子晶格的实验中,我们利用双棱镜干涉法在L iNbO3:Fe晶体中成功地制作了准周期结构的一维和(2+1)维光子晶格,并分析了其形成的原因。这对大面积准周期光折变光子晶格的制作和光子晶格带隙的研究是非常有意义的。

用双棱镜在LiNbO_3:Fe晶体中构造大面积光子晶格

推导了双棱镜干涉的强度,并用Matlab软件模拟了晶格图案.利用单个和正交双棱镜在LiNbO3:Fe中构造了一维和二维大面积光子晶格.通过CCD观测晶体内的晶格图案和衍射.选取不同的聚焦透镜,对比写入晶格的空间周期和衍射效率.实验结果表明,聚焦透镜焦距为450 mm时,空间周期最小,可达25.75μm,衍射效率为15.3%.

双掺杂LiNbO_3晶体的桥式互泵浦相位共轭及竞争效应的研究

本文选择双掺杂Ｃｅ：Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ３晶体实现了桥式互泵浦相位共轭，观察到自泵浦相位共轭 与桥式互泵浦相位共轭之间的竞争效应，并进行了分析讨论．

LiNbO_3∶Fe晶体中光写入阵列平面光波导的实验实现

采用两束相干平行光形成的干涉光场辐照LiNbO3 ∶Fe晶体 ,通过光折变效应在晶体中写入了阵列平面光波导 分别采用马赫 -曾德干涉仪光路和光栅衍射法测量了阵列平面光波导的横向折射率分布和周期 ,并对所写入的阵列平面光波导进行了初步的导光测试 实验结果表明 。

Mg:Ce:Fe:LiNbO_3晶体生长及其全息存储性能

在同成分LiNbO3(LN)中,掺入MgO的摩尔分数分别为0,2%,4%,6%,掺入(质量分数)0.1%CeO2和0.08%Fe2O3,采用提拉法生长了优质的Mg:Ce:Fe:LN晶体。检测了Mg:Ce:Fe:LN晶体的红外透射光谱和光损伤阈值。结果表明:6%Mg:0.1%Ce:0.08%Fe:LN晶体的OH-振动吸收峰紫移到3532cm-1,其光损伤阈值比Ce:Fe:LN晶体提高2个数量级以上。用二波耦合光路测试晶体的衍射效率,写入时间和擦除时间。计算了光折变灵敏度和动态范围。结果表明:Mg:Ce:Fe:LN晶体全息存储性能优于Fe:LN晶体和Ce:Fe:LN晶体。以4%Mg:0.1%Ce:0.08%Fe:LN晶体作为全息记录材料,实现了总存储页面为3200幅图像的存储,再现图像清晰完整。

LiNbO_3:Fe晶体折射率调制度的实验研究

利用双光束干涉在不同掺Fe浓度的LiNbO3晶体中分别用红光和绿光写入光子晶格,研究了晶格周期Λ、掺Fe浓度、光波波长λ与光致折射率调制度Δn之间的关系.实验结果表明:用红光(λ=633 nm)写入光子晶格,掺Fe浓度不大于0.05 wt%,或用绿光(λ=532 nm)写入光子晶格,掺Fe浓度不大于0.03 wt%时,LiNbO3晶体的光致折射率调制度Δn随晶格周期Λ的变化存在一个极大值,并随掺铁浓度的增加,相应的折射率调制度极大值也增大,并且向晶格周期小的方向移动,这与一中心模型理论得到的关系曲线的变化趋势相一致;若掺Fe浓度分别大于以上两值时,理论曲线与实验曲线完全不符,说明一中心模型的空间电荷场理论只适用于掺Fe浓度小的LiNbO3晶体.实验还发现LiNbO3:Fe晶体折射率调制度Δn与入光波长λ有关,对同一块晶体,绿光写入时折射率调制度比红光更大,且极大值向晶格周期小的方向移动也更大.

LiNbO_3:Fe:Cu晶体全息时间常数的理论研究

根据双中心全息存储的理论模型,采用Runge-Kutta数值方法拟合了双中心全息存储的记录过程和紫外光擦除过程的时间常数,研究了双掺杂LiNbO3:Fe:Cu晶体的浅能级掺杂浓度、深能级掺杂浓度和光束比IR/IUV对记录时间常数和紫外光擦除时间常数的影响。结果表明,在双掺杂LiNbO3晶体的全息复用中,为了同时得到小的记录时间常数和大的紫外光擦除时间常数,可选用深能级掺杂浓度较小的晶体,采用大的光束比进行复用存储。

Mn∶Fe∶LiNbO_3晶体两波耦合温度特性实验研究

本文对 30℃至 1 2 0℃温度范围内的光折变晶体Mn∶Fe∶LiNbO3的前向双光束耦合的温度特性进行了实验研究 .发现在 5 0℃、70℃和 1 0 5℃附近出现异常峰值 .

双掺杂LiNbO_3∶Fe∶Ru晶体的全息读出特性

为了解决读出过程中全息数据的擦除问题,研究了新型双掺杂LiNbO3∶Fe∶Ru晶体的全息读出特性。分析了双中心和单中心记录方案光栅的读出特性,并联立双中心物质方程和耦合波方程进行了模拟计算。结果表明,双中心记录所得到的饱和全息的读出时间常数远低于LiNbO3∶Fe∶Mn晶体的读出时间常数;单色光记录可以实现有效的全息,且其读出时间常数远大于记录时间常数,表现为准态非挥发读出。分析表明,这可能由于Ru的能级比Mn更靠近Fe,更易被红光激发,从而使得双中心记录所得饱和光栅的存贮持久性降低;单色光记录中红光能够同时充当记录光和抽运光,记录过程中红光能够在Fe上记录光栅并将其转移到Ru上,而在读出过程中则由于Ru能级较深,擦除缓慢。

双掺杂铌酸锂晶体中体全息记录的振荡特性研究

分析了双中心记录初始阶段振荡现象的产生机制,研究了晶体掺杂浓度和记录光与UV光的束比对记录初期阶段振荡特性的影响.结果表明,振荡现象可以归因于记录介质双能级中心深浅能级电子数平衡分布的改变.在浅能级掺杂浓度较小的晶体中记录时,振荡强度较大;记录光与UV门光束的光束比越大,振荡持续时间越短.

掺杂LN晶体光折变效应及图象光存储特性

利用514.5nm和632.8nm波长的激光,研究了单掺杂Fe和双掺杂Ce:Fe离子铌酸锂晶体的光折变二波耦合及光折变全息存储特性。实验结果表明生长态双掺杂Ce:Fe与单掺杂Fe的LiNbO_3晶体的光折变波耦合增益差异不明显,但双掺杂Ce:Fe的LiNbO_3晶体的图象存储和擦除特性明显得到改善。氧化态样品具有较大的透过率光谱范围和较好的图象存储质量;还原态样品具有较大的光折变二波耦合增益特性。

双掺杂LiNbO_3:Fe:Mn全息存储动力学

建立了包括扩散、漂移和光伏打效应三种输运机制 ,小信号光强、小调制度近似下描述双掺杂LiNbO3 :Fe:Mn晶体用双色光进行全息存储的动力学的耦合微分方程组 ,数值求解并解释了晶体光存储的时间动态发展过程 .在此基础上 ,分析了晶体的氧化还原程度对全息存储过程的影响 ,只有在晶体总的受主数密度Na(即Fe3 + 和Mn3 +的数密度之和 )大于铁离子数密度N2 的条件下 ,双掺杂LiNbO3 :Fe:Mn晶体全息存储才能达到非破坏性存储的目的 .经过光固定的光栅的衍射效率随氧化增大 ,光折变灵敏度随氧化而减小 ,要获得高衍射效率就必须以降低光折变灵敏度为代价 .在掺铁浓度一定的情况下 ,掺锰浓度越高 。

LiNbO_3:Fe晶体中调制双光束耦合衍射效率的测定

通过对LiNbO_3:Fe晶体中双光束耦合中的任一束光强进行低频调制,其衍射效率比无调制时提高两倍多(由30％提高到76％)。用运动光栅理论解释了这一实验结果。

LiNbO_(3):Ru:Fe晶体畴反转过程中的电色效应

观察到了双掺杂LiNbO3:Ru:Fe晶体中电色效应伴随畴反转而发生,且与畴反转一样也具有可逆性,两者相辅相成,畴反转导致了晶体变色,电色效应促进了畴反转,系统的实验结果证明了两者的相辅相成性.基于铌酸锂铁电微结构模型,简要解释了其机理.而且发现在极化过程中电色效应促使了畴核的形成,使之不同于非掺杂同成分比铌酸锂晶体的矫顽场大于击穿电场,用恒定直流电场代替脉冲电场也能实现畴反转,这将为周期性极化铌酸锂的制备提供一种新的技术改进.

铟掺杂对Fe∶LiNbO_3晶体近红外光折变性能的影响

采用在Fe∶LiNbO3中掺入了铟离子生长的双掺杂In∶Fe∶LiNbO3晶体,以波长为1064nm的近红外会聚光束作为记录光源,通过数字观测装置,对比研究了铟离子掺入前后Fe∶LiNbO3晶体和In∶Fe∶LiNbO3晶体的光折变性能。实验研究结果表明,铟离子掺入后晶体的光折变响应速度和抗光折变能力明显提高,饱和折射率变化量降低。初步分析认为,In∶Fe∶LiNbO3晶体光折变性能的增强是由于掺入的铟离子取代了部分光折变敏感中心,降低了光敏中心的数量,导致晶体光电导增大,响应时间随之缩短。

双掺杂LiNbO_3∶Ce∶Cu晶体的光学性能

用提拉法生长出3种不同浓度的双掺杂LiN bO3∶Ce∶Cu晶体,测试双掺杂晶体的红外吸收光谱、紫外可见光吸收光谱和X射线衍射谱,掺杂相对浓度较高时,紫外吸收边向长波方向红移,X射线谱峰半峰值宽度变小。测试掺杂晶体在生长态和氧化态时的衍射效率,氧化态的衍射效率比生长态衍射效率高,但响应时间较长。

LiNbO_3:Fe晶体中光写入波导时折射率的变化规律

研究了利用光辐照法制作光折变波导时LiNbO3:Fe晶体中折射率变化的规律 .分别采用波长为 63 2 8nm和5 3 2nm的寻常偏振和非常偏振的细激光束和片状激光束 ,在LiNbO3:Fe晶体中进行了写入波导实验 .研究表明 ,制作波导的写入光宜采用寻常偏振光 .在利用由光束辐照LiNbO3:Fe晶体形成的正折射率变化区域作为波导结构时 ,必须严格控制辐照时间 .否则 ,由于长时间光辐照会带来较强的噪音栅以及折射率变化区域会发生扩展 ,而难以形成优质波导 .利用片光在“三明治”方式辐照下 ,以小曝光量制作波导时 ,可以避免噪音栅的影响 ,形成高质量的对称型光波导 .通过选择不同的光束宽度和片光间距 。

非相干辐照对LiNbO_3:Fe晶体光折变非线性的影响与控制作用

研究了非相干辐照对LiNbO3:Fe晶体中从自散焦到自聚焦的动态转换过程的影响和控制作用 .无论是从前向还是从背向加入非相干辐照 ,都能加快自散焦、自聚焦过程以及从自散焦到自聚焦的转换过程 ,增大折射率的变化值 .当非相干辐照以一定的时间间隔重复辐照在晶体上时 ,透射功率能迅速地上升和下降 ,具有明显的开关效应 .这种在非相干辐照控制下折射率的迅速改变有望应用于全光学开关器件 .

LiNbO_3∶Fe晶体中的涡旋孤子及由它们写入波导的研究

在LiNbO3 ∶Fe晶体中观察到由光生伏打效应实现的涡旋孤子对和涡旋孤子阵列并成功地由它们写入了圆形和椭圆形波导 .研究了涡旋孤子之间的相互作用 ,影响涡旋孤子形状的因素和实现稳定孤子的条件 .