氧化镁晶体电注入着色及光谱特性

用自行研制的电注入装置,在不同条件下对氧化镁晶体进行电注入并使之有效着色。在着色晶体中有效地产生大量F、F2和一些未知色心,并探讨了色心形成机理。对着色氧化镁晶体进行了系统光谱测量,确定这些色心的吸收光谱带光谱参数,并对色心形成过程进行分析。结果表明,随着电压的升高,通电时间增长,色心的浓度增大,电注入仅经单步过程,便可获得以往采用其他着色方法多步处理才能产生的多种类色心,更具实用性。

基于氧化镁晶体中级联四波混频过程的紫外飞秒光脉冲产生

紫外波段飞秒激光脉冲是研究超快化学和超快物理相关过程的重要工具,实现波长可调谐的宽带紫外飞秒光脉冲将有助于推动超快动力学及相关领域的研究.本文报道了以两束400 nm的飞秒光脉冲作为级联四波混频的抽运源,在氧化镁晶体中产生9阶频率上转换和5阶频率下转换边带信号的实验结果.边带波长范围从350 nm到450 nm连续可调谐,这些边带信号的发散角和波长与级联四波混频理论预测结果吻合.紫外边带相对于入射光的整体转化效率约为1.2%.同时,高阶边带的光谱形状呈现高斯型,其谱宽理论上支持傅里叶转换极限脉宽为20—50 fs.本文展示了一种高效产生波长可连续调谐的紫外飞秒光脉冲的便捷方法,为基于紫外超短脉冲的相关研究提供了有效工具.

横向泵浦室温氟化钾镁晶体色心激光器

利用横向泵浦腔体实现氟化钾镁晶体色心室温稳定激光器运行。用氮分子激光泵浦的染料激光为泵浦源 ,单脉冲色心激光输出能量为 0 .2 2 m J,光 -光能量转换效率为 7.3% ,激发阈值为 0 .5 m J。色心激光束发散角为 3.0 mrad,偏振度为 0 .99。色心激光输出波长从 70 3nm至 80 0 nm,中心波长位于 75 5nm。

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)]。

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。

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。

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。

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。

三元同成分掺镁铌酸锂晶体的生长与抗光损伤性能研究

以三元同成分为基础配料,生长了掺杂浓度为6.5mol%、7.5mol%的掺镁铌酸锂晶体,并与传统的掺镁5.0mol%(Li/Nb=48.38/51.62)铌酸锂晶体作对比。光斑畸变法实验表明所生长的掺镁晶体的抗光损伤能力均达到5×105W/cm2,与掺镁5.0mol%同成分铌酸锂晶体相近。全息法测得晶体最大折射率变化分别为4.39×10-6、4.61×10-6,而掺镁5.0mol%晶体为5.62×10-6。晶体的红外光谱和紫外-可见吸收谱显示,所生长的掺镁6.5mol%、7.5mol%晶体均已超过掺杂阈值。综上可知,采用三元同成分配比是获得高质量晶体的有效途径。

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.

高性能Zn扩散掺镁LN晶体脊形波导器件的研究

将铌酸锂(LiNbO_(3),LN)晶体制作成波导型结构能够进一步提高器件的集成度,已经广泛应用于电光调制器、频率变换、声光调Q等光电器件中,在光纤通信、光电传感、激光雷达、航天航空等领域具有重要的应用前景。传统的Ti扩散法制作的LN波导在短波应用中抗光折变损伤能力差,退火质子交换法制作的LN波导只能支持TM模(横磁模)单偏振传输,应用领域受限。本文提出了一种新型Zn扩散法制作掺镁LN脊形波导的方法,通过建立波导的扩散模型和仿真,探索制备的工艺条件并进行测试,得到的LN波导最低传输损耗为0.86 dB/cm,光折变损伤阈值可达到184 kW/cm^(2),这将为高功率铌酸锂波导集成光电器件的研发提供一种较好的制备途径。

掺镁氟化锂晶体中F—聚集心热衰变过程的研究

本文报告了LiF:Mg晶体中F_2、F_2^-、F_3、(F_2^+)^(?)及F_4等在室温下稳定的F聚集心开始进行热衰变的温度及完全热分解时的温度,依据实验结果可知,150℃以下F聚集心的热衰变过程以得失电子为主;在150℃～250℃之间.主要是F聚集心分解为单个F心的过程.

MgO晶体中F型色心的电子结构和光学吸收谱研究

运用嵌入原子簇的电荷自洽离散变分方法（ＳＣＣ－ＤＶＭ－Ｘα方法）对ＭｇＯ晶体中Ｆ型色心的电子结构进行了计算，并利用能量最小原理优化了色心格点周围的Ｍｇ，Ｏ离子结构，得到了ＭｇＯ晶体中 Ｆ，Ｆ＋和 Ｆ２＋心的能带，态密度，并讨论了色心的光学跃迁模式。计算结果表明，Ｆ，Ｆ＋和 Ｆ２＋心在 ＭｇＯ晶体的禁带中引入了色心能级，Ｆ和 Ｆ＋心的光学跃迁能分别是 ４． ６７ｅＶ和 ４． ６６ｅＶ，电子从色心激发态跃迁到导带底需要吸收大的光电子跃迁能量。计算结果与实验结果符合较好，说明计算结果是合理的。

Cr^(3+):MgAl_2O_4晶体EPR参量及其电子精细光谱的研究

考虑了SS(Spin-Spin)作用和SOO(Spin-Other-Orbit)作用,采用完全对角化方法,结合自旋Hamihonian理论,研究了Cr^(3+):MgAl_2O_4晶体EPR参量及其吸收光谱,理论与实验符合甚好,在此基础上,进一步研究了~4A_2(3d^3)离子EPR参量的微观起源。研究表明,EPR参量起源于四种微观机制:(1)SO(Spin-Orbit)耦合机制;(2)SS耦合机制;(3)SOO耦合机制;(4)SO～SS～SOO总联合作用机制,在这些机制中,SO机制是最主要的。

掺镁铌酸锂晶体的缺陷结构与密度

本文提出了不同〔Mg〕的Mg:LiNbo3中两套可能的缺陷结构模型。计算了随〔Mg〕变化的晶体密度,测量了一组不同〔Mg〕晶体样品的密度。第二套缺陷结构模型的理论计算结果与实验值符合得很好。因而,当〔Mg〕=O时。晶体含缺陷晶格1,其结构为〔NbLiNbNb（1/5）VNb（4/5）O3。〕;当O【〔Mg〕【2.724mol％时,晶体含缺陷晶格1和2,晶格2结构为〔MgLi（1/2）Nb（Li）（1/2）V（Nb）（1/2）Nb（Nb）O3〕;当2.724【〔Mg〕【5.303mol％时。

MgTiO^3晶体中3d^5离子的占位研究

用叠加模型分析晶场参量，用微扰法计算ＭｇＴｉＯ３晶体中Ｍｎ２＋和Ｆｅ３＋离子的零场分裂（ＺＦＳ）参量ｂ０２，ｂ０４和ｂ３４．将计算值与实验值比较，确定了３ｄ５离子的占位和移动．对于ＭｇＴｉＯ３：Ｍｎ２＋，Ｍｎ２＋可能替代Ｍｇ２＋离子，且不发生移动；对于ＭｇＴｉＯ３：Ｆｅ３＋，Ｆｅ３＋同时替代Ｍｇ２＋和Ｔｉ４＋离子，且分别向八面体中心移动０．００８９ｎｍ和０．０１６ｎｍ．

MgO晶体中电子型色心的电子结构研究

MgO晶体是一种典型的氧化物离子晶体 ,也是一种重要的光学、陶瓷材料。同时 ,MgO晶体也是研究晶体中色心性质的一种主要材料。当晶体中存在色心时 ,MgO晶体的电学、光学等性质将发生变化。众所周知 ,MgO晶体是一种岩盐结构 ,其晶格常数为 0 .396nm ,禁带宽度为7.8eV。在电子γ射线辐照条件下 ,MgO晶体吸收光谱中将出现 4.8eV～ 5 .0eV的吸收峰 ,目前认为这是MgO晶体F ,F+心的吸收峰。 1 994年 ,Gribson等人又发现电子辐照后的MgO晶体样品需要大的光电离能。对于MgO晶体中色心的电子结构 ,迄今为止 ,已经有了大量的理论研究文章 ,但对于色心的能级结构仍存在着不同的观点 ,对实验结果解释仍存在差异 ,这说明仍需要对其电子结构作进一步的研究。本文所使用DVM SCC Xα方法 ,已成功地运用于晶体电子结构研究 ,得到了与实验相符较好的结果。本文运用F型色心的类氢离子波函数结合离散变分方法对MgO晶体中F型色心的电子结构进行了计算 ,并利用能量最小原理优化了色心格点周围的Mg ,O离子结构 ,得到了MgO晶体中F ,F+和F2 +心的能带、态密度 ,并讨论了色心的光学跃迁模式。我们的计算结果表明 ,F心的一个基态占有能级位于禁带中Eν+ 0 .91eV处 ,在E0 - 2 .1eV和E0 - 2 .34eV处引入了两个激发态能级。F+心的一个?