掺铌钨酸铅晶体缺陷的理论研究

采用基于相对论性密度泛函理论的离散变分和嵌入团簇方法计算了PbWO4∶Nb晶体中Nb缺陷态的态密度分布和能量 ,并运用过渡态方法计算了其激发能。通过计算掺Nb缺陷态电子态密度分布 ,发现与VO 相关的F+ 心是晶体掺Nb的主要补偿机制。 (NbO3 +F+ ) 2 -缺陷在掺铌钨酸铅晶体各相关缺陷形式中存在所需能量最低。计算结果表明VO 有关的F+ 的存在是有效消除晶体中 35 0nm吸收的主要原因。而F+ →W5d轨道的跃迁能量为 2 .8eV ,对应晶体中 4 2 0nm吸收。

周期极化近化学计量掺镁铌酸锂晶体倍频研究

采用气相输运平衡技术 ,对不同掺镁浓度的铌酸锂进行了近化学计量处理 ,并检验了其抗光折变性能。实验结果表明 ,掺摩尔分数为 2 %的镁的近化学计量铌酸锂晶体 ,光折变阈值比同成分晶体提高了 4个量级。通过施加 4 .5kV/mm的脉冲电场 ,在上述 1.0mm厚z切晶体上制备出了周期为 6 .8μm的均匀畴结构。采用声光调QNd∶YAG激光器作抽运光源 ,基频光波波长为 1.0 6 4 μm ,平均输入功率为 2 30mW ,在室温条件下 ,得到波长为0 .5 32 μm,输出功率为 2 .8mW的倍频绿光输出 ,倍频转换效率为 1.2 2 %。

优良全息光折变存储材料—双掺铌酸锂晶体

我们生长与后处理了一系列双掺铌酸锂晶体 ,通过光折变存储性能的测试 ,在这些晶体中 ,我们发现了三种双掺晶体 :LN :Fe ,Mg ;LN∶Fe ,In ;LN∶Fe,Zn ,它们具有优良的光折变存储性能 ,即高衍射效率 (高达 6 0～ 80 %)、快光折变响应 (比LN∶Fe晶体缩短了一个数量级 )、和强抗光散射能力 (比LN∶Fe提高近两个数量级 )。我们还系统地研究了光强阈值效应与全息写入的关系以及全息写入与入射光强的关系 ,发现在光强阈值附近耦合强度有一最大值 ,从而提出了最佳写入光强的概念。另外 ,全息光栅热固定研究还显示 ,双掺铌酸锂晶体比单掺Fe的铌酸锂晶体具有更优良的热固定性质 :快固定时间、高固定效率、长固定寿命等。

掺镁近化学计量比铌酸锂晶体的生长(英文)

用改进的提拉技术从富锂[摩尔比n(Li2O)/n(Nb2O5)=58.5/41.5]熔体中生长了φ40mm×60mm的掺镁近化学计量比铌酸锂(LiNbO3)晶体。利用X荧光光谱分析了晶体中铌离子(Nb5+)和镁离子(Mg2+)的含量。通过紫外吸收和红外吸收峰研究了晶体中缺陷的结构,初步断定晶体中Mg2+的掺杂浓度已达到抗光伤阈值的浓度。生长晶体的比热容[0.69J/(g.K)]高于同成分LiNbO3晶体的比热容[0.64J/(g.K)]。

红外弱光诱导掺铟铁铌酸锂晶体的光折变效应

掺铟铁铌酸锂(In∶Fe∶LiNbO3)晶体在红外弱光辐照下正常折射率变化量Δn可以达到10-4数量级.探讨了光生载流子在漂移、扩散和光生伏打效应三种机制下输运迁移以及空间电荷场的形成过程.研究结果表明,光致折射率变化的机制主要是由光生伏打效应引起,并观察到在正常偏振光辐照下,红外弱光与可见光引起晶体的正常折射率变化分布明显不同.

高浓度掺Er^(3+)铌酸锂晶体的光谱参数计算

用提拉法成功地生长了6mol%的高浓度掺铒铌酸锂晶体。测量了晶体的两个非偏振方向(X和Z)以及两个偏振方向(π和δ)的吸收光谱。高浓度掺铒铌酸锂晶体的吸收系数高,有利于提高泵浦效率。根据所测的吸收光谱用Judd-Ofelt理论拟合出了Er3+离子的强度参数Ωλ。所得的均方差结果显示偏振拟合的误差要小于非偏振拟合。利用偏振吸收数据计算了各能级跃迁的自发辐射跃迁几率(AJJ′)、辐射寿命(τ)、荧光分支比(β)和积分发射截面(σp)等参数,对计算结果进行了讨论并与其他文献的报道结果进行了比较。

近化学计量比掺镁铌酸锂晶体的抗光折变性能(英文)

应用气相传输平衡技术 ,我们获得了 3种近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,晶体的掺镁量接近我们以前提出的第二阈值。在我们实验室所能达到的最大光强 2 6MW/cm2 照射下 ,在所有近化学计量比掺镁铌酸锂晶片中没有观察到光斑畸变 ,该光强比同成分铌酸锂晶体所能承受的光强高 6个量级 ,为目前已报道的铌酸锂晶体之最。应用双光束全息写入法测得掺 1.0mol%Mg近化学计量比铌酸锂晶体的光折变饱和值仅有 4 .6× 10 -7,比同成分铌酸锂晶体小两个量级 ,从已有实验数据推测 ,该晶体的抗光折变能力应当比同成分铌酸锂晶体高 9个量级以上。

周期极化掺镁铌酸锂晶体光参变产生研究

为了获得1.5μm波段可调谐红外光输出,采用短脉冲电场极化法,在1mm厚的掺镁(摩尔分数为0.05)铌酸锂晶体上成功制备了周期为29μm的极化光栅。利用声光调QNd∶YVO4固体激光器直接抽运PPMgLN晶体,开展了OPG光学转换研究工作。在输入3W的抽运光时,得到信号光输出功率为44mW,转换效率1.5%。并通过调谐晶体温度(45℃~160℃),获得了调谐范围1.4538μm^1.4750μm的信号光输出。实现了可调谐红外光的输出,验证了晶体周期结构的均匀性。

掺锌铌酸锂晶体的拉曼光谱

为研究LiNbO3晶体中Zn2+浓度对拉曼光谱的影响,以及Zn2+在LiNbO3晶体中的占位和Zn∶LiNbO3晶体的结构,分别在LiNbO3中掺进摩尔分数为0.02、0.04、0.06、0.08ZnO的Zn∶LiNbO3晶体,进行其A1(To)和E(To)模的拉曼光谱测试.结果表明,当掺杂ZnO的摩尔分数小于0.06时,拉曼光谱变化不大,当掺杂ZnO的摩尔分数大于8%时,晶体拉曼光谱的274cm-1峰变得模糊,E(To)模也混入A1(To)模中,晶体峰值变化较大.

铜铁双掺近化学计量比铌酸锂晶体生长及其光折变性能研究

采用优化工艺参数,在掺有6(mol)%K2O助溶剂熔体中,利用提拉法生长出系列铜、铁双掺近化学计量比LiNbO3晶体。通过二波耦合和透射光斑畸变法测试可知,在未掺和掺铁量不变情况下,随着掺铜量的增加,衍射效率逐渐增大且铜铁双掺铌酸锂晶体衍射效率要高于单掺铜铌酸锂晶体。而其写入时间和擦除时间逐渐减小;抗光损伤能力随着掺铜量的增加逐渐增强,且单掺铜铌酸锂晶体抗光损伤能力远远大于铜铁双掺铌酸锂晶体。

1064nm泵浦掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)光学参量产生器的研究

本文利用二极管泵浦的声光调Q Nd:YAG激光器输出的1064nm准连续激光为泵浦源,利用掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)为工作物质,实现了温度调谐准相位匹配参量光的输出。输出参量光功率稳定,调谐范围宽。当晶体温度从40℃到180℃变化时,输出信号光的波长调谐范围为1.567-1.673μm,相应的空闲光的调谐范围为2.923-3.315μm。当输入1064nm平均功率为1.017W时,输出信号光功率为185mW,相应的空闲光功率为106mW,总功率为291mW。

水热法掺铌KTiOPO_4晶体的形貌和缺陷研究

采用水热法在双温区加热炉中以Z-切向晶片为籽晶生长了掺铌KTiOPO4单晶(Nb∶KTP),得到尺寸为24.7mm×14.7 mm×42.6 mm的透明晶体。研究了Nb∶KTP水热条件下的生长习性和宏观、微观缺陷,通过其与纯KTP的透过谱的对比,对晶体质量进行了初步评估,与高质量的水热高抗灰迹KTP晶体有相当的质量。

外加磁场对掺铁铌酸锂晶体中折射率光栅擦除过程的影响

研究了外加磁场对掺铁铌酸锂晶体中折射率光栅擦除过程的影响。在写入和擦除过程中分别或同时外加磁场,测量了不同擦除光强下磁场对光栅擦除过程的影响。结果表明,外加磁场对折射率光栅擦除时间存在明显影响。在光栅写入或光栅擦除过程分别外加磁场时,光栅擦除时间增加;但是当在写入和擦除过程同时外加磁场时,光栅的擦除时间明显变短。擦除时间变化与擦除光强相关,擦除光强越弱,磁场对擦除时间的变化越明显。进一步的研究发现擦除时间的变化来自于磁场对铌酸锂晶体中等效暗电导的影响。以上实验结果显示,外加磁场可以成为掺铁铌酸锂晶体光折变光栅的调控手段。

含本征缺陷的掺铁铌酸锂晶体的电子结构和吸收光谱的第一性原理研究

该文基于密度泛函理论的第一性原理,研究了含本征缺陷的掺铁铌酸锂晶体的电子结构和光学特性.研究显示,近化学计量比掺铁铌酸锂晶体的能带间隙约为2.29eV;含小极化子样品的能带间隙有微小改变;Fe离子占位变化,能带间隙有较大改变;含双极化子样品在禁带中出现新的能级;各掺杂体系的吸收光谱中出现了个数不一的吸收峰.研究结果表明:能带、态密度分布的变化及吸收峰的出现与位置的变化均源于铁占位的改变及与本征缺陷的相互作用;在低掺铁近化学计量比铌酸锂晶体中,铁离子占锂位和占铌位会同时存在.

镁铟共掺杂铌酸锂晶体的生长及光学性能(英文)

在同成分铌酸锂(LiNbO3,LN)熔体中掺入3%(摩尔分数,下同)MgO,并分别掺入0.5%,1%,1.5%In2O3,用提拉法生长了一系列Mg:In:LN晶体。通过紫外-可见吸收光谱测试确定了晶体样品的组成和缺陷结构。通过透射光斑畸变法检测Mg:In:LN晶体抗光损伤能力。结果表明:Mg:In:LN晶体抗光损伤能力比纯LN晶体提高2个数量级。以波长为1 064 nm的Nd:YAG激光为基频光源,对Mg:In:LN晶体的倍频性能进行了测试。结果表明:Mg:In:LN晶体的相位匹配温度在室温附近,Mg:In:LN晶体的倍频效率要高于In:LN晶体和Mg:LN晶体。

双掺铜锰铌酸钾锂晶体的高光折变增益

在铌酸钾锂(potassium lithium niobate,KLN)中掺入CuO和MnCO3,以提拉法首次生长了Cu:Mn:KLN晶体。用X射线衍射测试并计算了晶体的晶格常数,并以二波耦合实验光路测试了晶体的指数增益系数和响应时间。结果表明:Cu:Mn:KLN晶体的3个晶格常数均比KLN晶体的小;Cu离子和Mn离子在KLN晶体中取代了K+并占据K+位,两种掺杂离子掺入晶体后,减少了晶体的开裂程度。Cu:Mn:KLN晶体的指数增益系数比KLN晶体要提高约2倍,其响应速度比KLN晶体快一个数量级。Cu:Mn:KLN晶体指数增益系数有薄晶片效应,即:晶片厚度变薄时,指数增益系数增加,用光爬行效应对该效应进行了解释。

掺铁铌酸锂晶体光折变形成机制的研究

文章研究了掺铁铌酸锂晶体在激光辐射下的电荷输运迁移 ,探讨了光折变过程中光生载流子的漂移、扩散、光致电压以及空间电荷场的动态过程。提出了其光致折射率变化的机制主要是由光生伏特效应决定。并且通过晶体准击穿时的光折变和衍射光强随时间的变化关系 ,从实验上进一步说明了掺铁铌酸锂晶体的光折变形成机制。

周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡研究

为了实现高转化率3μm红外激光光参量振荡输出,采用外加脉冲电场法在厚度为1mm、掺摩尔分数为0.05的镁铌酸锂晶体上成功制备了周期为31.2μm的极化光栅,理论计算并模拟了1064nm激光抽运周期极化铌酸锂晶体时,闲频光波长随温度的对应关系,并进行了实验验证。利用1064nm声光调Q Nd∶YAG激光器作为抽运源对样品进行了光学参量振荡实验,其中,脉冲激光脉宽为200ns,重复频率是20k Hz。在控制温度为80℃、输入抽运光功率为5.567W时,光参量振荡输出波长3μm的闲频光功率为1.141W,光光转换效率达到20.1%。结果表明,通过此方法制备的周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡,具有较高的光光转换效率。

四价掺杂铌酸锂晶体抗光折变性能研究

我们在同成份铌酸锂晶体中掺入四价离子铪,生长了掺杂浓度分别为2、4、6mol%的掺铪铌酸锂系列晶体。掺铪浓度达到4mol%时,晶体的抗光损伤能力为5×105W/cm2,比同成份纯铌酸锂晶体提高了4个数量级。应用全息法测得掺4、6mol%铪的铌酸锂晶体最大折射率变化为8.7×10-6,与高掺镁(6.5mol%)铌酸锂晶体的类似。晶体的红外吸收谱和紫外-可见光吸收谱也显示,掺杂浓度为4mol%时具有明显的阈值特征。由此可以确定铪离子在铌酸锂晶体中的阈值浓度约为4mol%。

高均匀性高掺镁铌酸锂晶体的生长与表征

采用提拉法生长了高掺镁铌酸锂晶体,并采用高温极化法使晶体单畴化.为研究晶体的成分均匀性、光学均匀性及铁电畴均匀件,采用光谱、激光干涉、电子探针、显微观察等表征手段测定与观察了晶体的紫外吸收边、OH吸收峰、折射率梯度△n、晶体径向上的微观成分及晶体的铁电畴结构.结果表明:通过采用合适的生长组分和改进提拉法生长工艺获得了高质量的高掺镁铌酸锂晶体.晶体的紫外吸收边位于308 nm附近,OH吸收峰位于高抗光损伤阈值特征峰2828 nm处,光学均匀性达△n<5.11×10^(-5).在1200℃下通过外加电场极化获得了高均匀性且完全单畴的铁电畴结构.