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。

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。

掺镁铌酸锂晶体抗光折变微观机理研究

研究了掺镁掺铁铌酸锂晶体的紫外、可见及红外光谱 ,首次发现当掺镁量超过通常所说的阈值 (第一阀值 )时 ,Fe3+ 离子和部分Fe2 + 离子的晶格占位由锂位变为铌位 ,但仍有部分Fe2 + 离子留在锂位 .晶体缺陷化学分析表明 ,继续增加掺镁量 ,占锂位的Fe2 + 离子数将逐渐减少 ;当掺镁量达到另一个适当的值 (第二阀值 )时 ,全部Fe2 + 都占铌位 ,晶体的抗光折变能力空前提高 ,这种现象称作双阈值效应 .

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%.

近化学计量比掺镁铌酸锂晶体周期极化特性研究

采用汽相输运平衡技术制备出了高质量近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,系统研究了晶体中的 [Li]/ [Nb]比含量对其畴极化电场的影响 .实验结果表明 :随着晶体中 [Li]/ [Nb]比的提高 ,畴极化反转电场呈明显下降趋势 ,使用近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,我们在 3.5± 0 .1kV/mm大小的外加极化电场条件下 ,成功地实现了 1.0mm厚度的周期极化畴反转 .我们用铌酸锂晶体的缺陷模型对实验结果给出了合理的解释 .

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 %。

双掺杂铌酸锂晶体的生长及其光折变性质

采用提拉法以固液同成分配比（Ｌｉ２ＣＯ３／Ｎｂ２Ｏ５＝４８．６／５１．４）生长了Ｆｅ掺杂及（Ｚｎ，Ｆｅ）、（Ｍｇ，Ｆｅ）和（Ｃｅ，Ｆｅ）双掺杂ＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）单晶。Ｃｅ∶Ｆｅ∶ＬｉＮｂＯ３晶体的质量，指数增益系数和衍射效率皆高于Ｆｅ∶ＬｉＮｂＯ３晶体。所测得（Ｚｎ，Ｆｅ）∶ＬＮ、（Ｃｅ，Ｆｅ）∶ＬＮ、（Ｍｇ，Ｆｅ）∶ＬＮ和Ｆｅ∶ＬｉＮｂＯ３晶体的抗光致散射能力分别为８．２×１０３，３．２×１０２，８．３×１０２和１．２×１０２Ｗ／ｃｍ３；在４８８ｎｍ光进行的光折变实验中还原处理后的（Ｃｅ，Ｆｅ）∶ＬｉＮｂＯ３晶体具有最高的二波耦合增益系数，为４０．２ｃｍ－１，其全息衍射效率可达８２．２％；实验结果表明（Ｚｎ，Ｆｅ）∶ＬｉＮｂＯ３和（Ｍｇ，Ｆｅ）∶ＬｉＮｂＯ３具有抗光散射能力强，响应时间短的特点，而（Ｃｅ，Ｆｅ）∶ＬｉＮｂＯ３的增益系数和衍射效率均为最高，明显优于Ｆｅ∶ＬｉＮｂＯ３晶体。

掺镁铌酸锂晶体抗光损伤机理的研究

通过测试Ｍｇ（５ｍｏｌ％）：ＬｉＮｂＯ３、Ｍｇ（４ｍ０ｌ％）：ＬｉＮｂＯ３和ＬｉＮｂＯ３等晶体的光损伤阈值、红外透射光谱、倍频性能等，研究了Ｍｇ（２＋）在Ｍｇ：ＬｉＮｂＯ３晶体中所处的状态以及高掺镁抗光损伤能力增强的机理。

大直径、高掺镁铌酸锂晶体的生长及其紫外光折变性能研究

我们生长了掺镁量分别为3.0mol%、5.0mol%、7.8mol%、9.0mol%的76mm高掺镁铌酸锂晶体,检测了这些晶体的生长条纹情况,并利用双光耦合配置测试了这些晶体在351nm紫外光下的光折变性能。从实验结果看,采用同成分共熔点铌锂配比的高掺镁铌酸锂晶体生长条纹比较多;虽然高掺镁铌酸锂晶体在可见光波段有很好的抗光折变能力,但是在紫外光下具有良好的光折变性能,可以作为优良的紫外光折变材料使用。同时,实验结果表明,掺镁量在5.0mol%的铌酸锂晶体具有最佳的紫外光折变性能。

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。

Co^(2+),Zn^(2+)双掺杂铌酸锂晶体的坩埚下降法生长及其光谱特性(英文)

在LiNbO3中掺入0.1%(摩尔分数,下同)的CoO与3%,6%的ZnO,采用坩埚下降法技术生长了双掺杂的Co2+∶Zn2+∶LiNbO3晶体。用X射线衍射与差热分析表征了获得的晶体。测定了晶体不同部位在350~2 500 nm波段的吸收光谱。研究表明:Co离子位于LiNbO3晶体的崎变的氧八面体中,呈现+2价,沿着生长方向Co2+在晶体中的浓度逐渐减少。ZnO的掺杂有效地抑制了Co2+离子在晶体中的掺入,使得Co2+在晶体中浓度的分布变得均匀。同时发现:ZnO的掺入使得上部晶体的熔点升高。从化学组分的角度解释了产生熔点变化的原因。观测到了750 nm波长的荧光发射带。

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)]。

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。

掺镁铌酸钾锂晶体的生长与介电特性

首次用提拉法生长了K3Li2 Nb5O15∶Mg晶体 ,在 10～70 0K的温度范围内 ,研究了该晶体的c、a方向片的介电温度特性 ,测量了频率在 5× 10 2 ～ 5× 10 8Hz范围内介电常数的频率依赖关系。结果表明除了在 62 3K附近有铁电 -顺电相变以外 ,还在 80K左右存在铁电 -铁电相变 ,其介电弛豫频率约为2 5 0MHz左右。

掺镁铌酸钾锂晶体的介电性和热释电性

在 10～ 70 0 K温度范围内 ,研究了掺 Mg的铌酸钾锂 (L i3K2 Nb5 O1 5 )单晶的 c、a片的介电温度特性和低温热释电性质 ,测量了在 5× 10 2 ～ 5× 10 8Hz频率范围内介电常数和频率的依赖关系。结果表明 ,除了在 6 2 3 K附近有一铁电 -顺电相变以外 ,在 80 K左右还存在铁电 -铁电相变 ,其介电弛豫频率在 2 5 0 MHz左右。

掺镁、铁铌酸锂晶体的光吸收和ESR光谱研究

取过渡金属铁作为“标记杂质”,以相近浓度分別加入未掺镁和高浓度掺镁(6.0mol%MgO)的一致熔化组分LiNbO_3晶体中,测量了它们的紫外吸收边、OH^-红外吸收光谱和Fe^(3+)的ESR光谱,并加以比较,其显著差异表明两种晶体中Fe^(3+)的离子环境发生了突变,据此定性地解释了光吸收和ESR的实验结果.

高掺镁铌酸锂晶体的生长及其激光器件性能的研究

本文报道高掺镁铌酸锂晶体的生长，测试了晶体的光学性能——双折射梯度和消光比、晶体的光折变阈值、红外透射光谱和光电导。用高掺镁铌酸锂晶体制做了倍频器和Ｑ开关，研究了它们的性能和应用。

铌酸锂晶体最佳掺杂含量的理论计算

本文把一个从对电子薄膜材料研究中得到的最佳掺杂含量定量理论推广到铌酸锂晶体材料。该理论建立了电子薄膜材料的某一物理性能与晶体结构、制备方法和掺杂剂含量之间的联系 ,给出了一个能够拟合实验曲线的具有确定物理意义的抛物线方程。该方程的极值点确定了最佳掺杂含量与晶体结构和制备方法之间的定量关系 ,进而得到了一个掺杂最佳含量的表达式。系统地分析了铌酸锂晶体材料的掺杂改性的实验结果 ,应用掺杂最佳含量表达式定量计算了铌酸锂晶体材料的最佳掺杂含量 ,定量计算的结果与实验数据是比较接近的。该理论方法也适用于其他薄膜材料最佳掺杂含量的理论计算。