铌酸镁锂微波介质陶瓷的研究进展

岩盐型微波介质陶瓷具有优异的介电性能,具有岩盐结构的Li3Mg2NbO6微波介质陶瓷因其良好的综合特性成为近年来的研究热点之一。本文总结了近几年Li3Mg2NbO6微波介质陶瓷的研究情况,系统介绍了微波介质陶瓷的分类和Li3Mg2NbO6微波介质陶瓷的介电性能,分析了Li3Mg2NbO6陶瓷在烧结过程中存在的问题,并提出了针对其改性研究的几种方法,最后对该种陶瓷的研究方向进行了展望。

高掺镁铌酸锂晶体周期极化及倍频特性研究

研究了掺镁(5mol%)铌酸锂晶体的周期极化特性,发现晶体的极化矫顽场仅为3kV/mm,根据镁掺杂对晶体本征缺陷的影响解释了极化矫顽场降低的原因.采用短脉冲极化电场,对极化电流的热效应进行抑制从而消除了晶体均匀性对制备周期极化光栅的影响,在1mm厚的掺镁(5mol%)铌酸锂晶体上成功制备出了均匀的周期极化光栅.在室温下,利用1.064μm的Nd:YAG调Q激光器对得到的周期极化掺镁铌酸锂晶体进行了倍频实验,在输入功率为75mW时,得到3.5mW的532nm倍频绿光输出,转换效率为4.6%.

准相位匹配周期极化掺镁铌酸锂490nm倍频连续输出

在室温下通过外加电场极化法 ,首次用较低的极化开关电场～ 5 .5kV/mm ,在厚为 1mm、长为 2 0mm、宽为 18mm的掺镁铌酸锂基片上成功的制备了周期为 4 .8～ 5 .2 μm的一阶准相位匹配倍频光学微结构 ;并在室温下 ,以波长为 980nm的半导体激光器为基频光源 ,对所研制的微结构样品进行倍频通光实验 ,在入射基频光为 80 0mW时 ,产生约 4 0mW的 4 90nm的倍频光 ,其对应转换效率为 5 % 。

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 %。

掺镁铌酸锂微结构多周期调谐光学参量振荡器

从傅里叶展开三波耦合波方程出发,对准相位匹配光学参量振荡进行了初步的理论分析,同时对准相位匹配周期极化掺镁铌酸锂微结构光学参量振荡进行了实验研究。通过改变微结构周期,实现了信号光从1.45～1.72μm的输出,最小阈值为30μJ。在温度30℃,抽运功率为300 mW,最大信号光输出功率为56 mW,斜率效率达18.7%。由于掺镁铌酸锂微结构抗光损伤性能显著提高,无需在高温下进行运转,使得掺镁铌酸锂微结构光学参量振荡器在常温条件下实现连续运转成为可能。与同成份铌酸锂微结构参量振荡器相比,结构更加紧凑,易于实现小型化。

掺镁铌酸锂晶体吸收边紫移及占位离子的离子极化模型

测量了系列Mg^(2+):LiNbO_3晶体的吸收边,根据晶体吸收边紫移和离子极化理论,提出:Mg^(2+)将首先取代位于Li^+位的Nb^(5+),当浓度超过5mol％后,才开始进入正常Li^+位。此模型可解释Mg^(2+):LiNbO_3抗光折变增强和光电导增大的机制。

基于掺镁周期极化铌酸锂晶体的内腔单共振连续可调谐光参量振荡器

为了用简单、紧凑的谐振腔获得稳定的激光输出,大的调谐范围和转换效率,设计了信号光单共振V型光学参量振荡(OPO)腔,采用内腔式抽运周期极化掺镁铌酸锂晶体(PPMgLN)的光学参量振荡技术获得了连续中红外宽波段调谐激光的输出。用808nm半导体激光抽运Nd∶YVO4晶体产生的1 064nm激光作为光参量振荡的基频光,通过V型腔灵活控制激光光斑并改变PPMgLN的极化周期和控制温度实现了2 249～3 706nm中红外的连续宽波段调谐激光输出。在半导体激光抽运功率为10.5W,极化周期为29.98μm,控制温度为411K的情况下获得了最高650mW的中红外激光输出,对应的中心波长为3 466nm,线宽为2.6nm,具有较好的单色性。在7.5W的入射功率下,最高808nm抽运光到闲频光的转化效率达7.73%,对应输出功率为580mW。

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。

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)]。

低阈值单谐振周期极化掺镁铌酸锂光参量振荡器

对基于周期极化掺镁铌酸锂晶体的信号光单谐振光学参量振荡器的输出特性进行了实验研究.讨论了光学参量振荡器谐振腔的腔长、周期极化铌酸锂晶体的通光长度、输出镜的透过率以及抽运光的脉冲宽度对光学参量振荡器谐振阈值的影响.光学参量振荡器的抽运源采用输出波长为1064nm的声光调QNd∶YVO4激光器,在重复频率为2kHz、周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度为30℃的条件下,光学参量振荡器的振荡阈值仅为48mW.当抽运功率为94mW时获得了25mW的信号光输出,其光-光转换效率为26.6%.

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。

激光波长对镁钌铁铌酸锂的全息存储性能影响

在生长Fe∶LiNbO3熔体中掺进摩尔分数x(Ru2O3)=0.1%和x(MgO)=1%、3%、7%,用提拉法生长镁钌铁铌酸锂(Mg∶Ru∶Fe∶LiNbO3)晶体。通过二波耦合光路,分别以红光(632.8nm)、绿光(532nm)和蓝光(476nm)为光源测量晶体的全息存储性能。实验结果表明,在476nm下,Mg∶Ru∶Fe∶LiNbO3晶体全息存储性能随着Mg离子掺杂浓度的增加而呈现逐渐增强的趋势,与其在红光和绿光下不同。研究了Mg离子掺杂浓度的增加使Mg∶Ru∶Fe∶LiNbO3晶体的蓝光全息存储性能增强的机理。

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。

周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器时域特性的实验研究

分别采用MOTORULA公司的硅基光电二极管探测器和JUDSON公司的InGaAs光电二极管探测器对泵浦光和信号光的脉宽进行了测量.研究了极化周期、工作温度以及抽运功率与周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器输出的信号光脉冲宽度的作用关系.实验采用LD端面抽运的声光调QNd:YVO4激光器作为抽运源,在晶体温度为30℃、极化周期为29.5μm条件下,当抽运功率为1008mW时,获得了平均功率为238mW的信号光输出,其光-光转换效率为23.6%,最窄脉冲宽度约为9.3ns,相对抽运光脉宽被明显压窄.

Cr^(3+)在掺镁铌酸锂中的光谱和能级

测量了Cr:Mg:LiNbO_3晶体透射光谱,计算了晶场参数D_q和Racah参数B、C,并由TanabeSugano理论计算了各晶场能级,讨论了该晶体作为可调谐固体激光介质的可能性。

温度调谐的周期极化掺氧化镁铌酸锂振荡器

对准相位匹配周期极化掺氧化镁铌酸锂晶体的光学参量振荡器进行温度调谐实验研究,所用晶体的极化周期为30.5μm.以1.064μm的声光调QNd∶YAG激光器作为抽运源,将晶体温度控制在40～200℃,获得3.100～3.398μm的闲频光连续可调谐输出;当泵浦光功率为3.7 W时,获得输出功率约1 W的3.365μm闲频光输出,泵浦光-闲频光转换效率达27%.在谐振腔内还观察到其他激光输出,并对此进行理论分析.结果表明,它们分别是由信号光倍频、泵浦光与信号光和频,以及泵浦光与闲频光和频产生的.

掺镁掺锌铌酸锂的光学吸收边(英文)

我们从紫外到红外范围测量了掺入MgO和ZnO的LiNbO3 单晶的光学透射系数。计算了与波长有关的光学吸收系数α和它的根α1/2 (也相应得到了α对hν和α1/2 对hν的曲线图 ) ,并对吸收边的性质进行了分析。计算了该晶体的直接跃迁能隙Eg、间接跃迁能隙E′g 和参与间接跃迁的声子能量 ,讨论了杂质Mg和Zn对光学吸收边性质的影响。我们发现 ,双掺杂MgO和ZnO的样品的间接跃迁能隙E′g 较纯LiNbO3 晶体的间接跃迁能隙E′g 为小 。

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。

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。

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.