Mg:In:Er:LiNbO_3晶体生长及波导基片光损伤的研究

在LiNbO3中掺进MgO,In2O3,Er2O3以Czochralski技术系统生长了Mg(3mol%):In(1mol%):Er(1mol%):LiNbO3,Mg(3mol%):In(2mol%):Er(1mol%):LiNbO3,Mg(3mol%):In(3mol%):Er(1mol%):LiNbO3晶体。Mg(3mol%):In(3mol%):Er(1mol%):LiNbO3晶体荧光光谱表明4I13/2→ 4I15/2(1.53μm)易实现激光振荡。采用质子交换工艺制作Mg:In:Er:LiNbO3晶体波导基片并以m线法研究Mg:In:Er:LiNbO3晶体波导基片的光损伤。发现抗光损伤能力依次为:Mg:In(3mol%):Er:LiNbO3>Mg:In(2mol%):Er:LiNbO3>Mg:In(1mol%):Er:LiNbO3>Er:LiNbO3。以锂空位模型研究Mg:In:Er:LiNbO3晶体抗光损伤能力增强的机理。

Mg：Er：LiNbO3晶体的激光性能和550nm寿命特性研究

为了测试Mg∶Er∶LiNbO3晶体的光损伤阈值和红外光谱,采用Czochralski技术生长出优质的Mgx∶Ery∶LiNbO3(x=0.02,0.04,0.06,0.08,y=0.01(摩尔分数))晶体。通过实验得出Mg(0.06)∶Er∶LiNbO3和Mg(0.08)∶Er∶LiNbO3晶体抗光损伤阈值比LiNbO3晶体提高2个数量级以上,且它们的红外光谱OH-吸收峰移到3535cm-1附近;在波长510nm^580nm范围内得到Mg∶Er∶LiNbO3晶体稳态发射谱。结果表明,Mg2+浓度增加抗光损伤能力增加,掺进摩尔分数为0.04的MgO是Mg∶Er∶LiNbO3晶体寿命最长的晶体。

Mg∶Fe∶LiNbO_3晶体的生长及光学性能研究

在Fe∶LiNbO3中掺进MgO和Fe2 O3以提拉技术生长Mg∶Fe∶LiNbO3晶体 对晶体进行极化和还原处理 测试晶体的吸收光谱 ,Mg∶Fe∶LiNbO3晶体吸收边相对Fe∶LiNbO3晶体发生紫移 测试晶体的红外光谱 ,Mg∶(5mol % )Fe∶LiNbO3晶体OH 吸收峰由Fe∶LiNbO3晶体的 3482cm- 1移到35 34cm- 1 采用锂空位模型阐述Mg∶Fe∶LiNbO3晶体 ,吸收边和OH- 吸收峰移动的机理 测试晶体的抗光致散射能力 Mg∶(5mol% )Fe∶LiNbO3晶体抗光致散射能力比Fe∶LiNbO3晶体提高一个数量级以上 测试晶体的衍射效率和响应时间

Mg^(2+)对Fe∶LiNbO_3晶体光折变响应时间的影响

在 Fe∶Li Nb O3 中掺进 3 mol%和 6mol% Mg O,生长了 Mg∶Fe∶L i Nb O3 晶体 .测试了 Mg∶Fe∶Li Nb O3 晶体抗光致散射能力、衍射效率、响应时间和光电导 .推导响应时间与光电导之间的关系 .在 Fe∶Li Nb O3 晶体中掺进 6mol%的 Mg2 + ,它的抗光致散射能力比Fe∶L i Nb O3 晶体提高一个数量级 ,响应速度比 Fe∶Li Nb O3

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。

Mg:Nd:LiNbO_3晶体倍频性能的研究

以Czochralski技术首次系统生长Mg:Nd:LiNbO3晶体。测试晶体的荧光光谱,(1.0%,3.0%,5.0%,6.5%,8%)(摩尔分数,下同)Mg:Nd:LiNbO3晶体在0.888μm,1.088μm和2.171μm有最强的谱线。测试晶体抗光损伤能力,x(MgO)浓度高于5%的Mg:Nd:LiNbO3晶体抗光损伤能力比Nd:LiNbO3晶体提高2个数量级以上。Mg:Nd:LiNbO3晶体相位匹配温度随掺进MgO的浓度而改变,x(MgO)=5%时达到最大值,MgO浓度继续增加相位匹配温度下降。Mg(8%):Nd:LiNbO3晶体相位匹配温度接近室温。Mg(6.5%):Nd:LiNbO3中Mg2+的分凝系数接近于1,它有最高的倍频转换效率η=32.3%。

Mg:Fe:LiNbO_3晶体光学性能的研究

在LiNbO3中掺杂光折变敏感杂质离子Fe2+/Fe3+和抗光致散射杂质离子Mg2+,以提拉法生长Mg∶Fe∶LiNbO3晶体。测试晶体吸收光谱、红外光谱。Mg∶Fe∶LiNbO3晶体的吸收边相对Fe∶LiNbO3晶体发生紫移。当Mg2+浓度达到阈值浓度,Mg(6%)∶Fe∶LiNbO3晶体OH-吸收峰由3482cm-1移到3529cm-1。测试晶体的位相共轭反射率和响应时间,计算光电导。Mg(6%)∶Fe∶LiNbO3晶体的响应速度和光电导比Fe∶LiNbO3晶体有较大提高。

Mg:Zn:LiNbO_3晶体光学性能的研究

在 L i Nb O3中参进 3 mol% Mg O和 2 mol% Zn O,生长 Mg∶ Zn∶L i Nb O3晶体 .测试晶体的吸收光谱、红外光谱倍频转换效率和相位匹配温度 .Mg( 3 mol% )∶ Zn( 2 mol% )∶ L i Nb O3晶体达到阈值浓度 .Mg∶ Zn∶ L i Nb

Zn,Mg:LiNbO_3晶体的光学特性研究

为了研制出结合Zn∶L iNbO3与Mg∶L iNbO3优点的晶体,采用提拉法从熔体中生长了Zn,Mg∶L iNbO3晶体,并对它的配方和生长性能、光学均匀性、抗光折变以及倍频性能进行了研究,生长出了尺寸达40mm×70mm、双折射率梯度优于10-4/cm量级的Zn,Mg∶L iNbO3晶体,倍频得到了20m J的0.532μm的绿光输出,转换效率达到45%。该晶体是一种很有前途的非线性光学材料。

Mg：Zn：LiNbO3晶体光损伤和倍频性能的研究

以Czochralski技术生长Mg(3%)∶Zn∶(x%)∶LiNbO3(x=1,2,3)(摩尔分数)。测试晶体光损伤阈值,Mg(3%)∶Zn(3%)∶LiNbO3晶体光损伤阈值比LiNbO3晶体提高了2个数量级以上。测试晶体红外光谱Mg(3%)∶Zn(3%)∶LiNbO3晶体OH-吸收峰位置由LiNbO3的3 482 cm-1移到3 532 cm-1,即晶体掺杂达到阈值浓度。采用角度匹配,测试晶体的倍频转换效率。激光功率密度很高时,晶体出现暗迹,倍频转换效率下降,暗迹是由倍频光引起,与基频光无关。氧化的晶体可以减弱暗迹。对晶体光损伤阈值的增强,OH-吸收峰的移动,暗迹产生的机理进行阐述和研究。

近化学计量比Mg∶Fe∶LiNbO_3晶体生长及其光学性能

以K2O作为助熔剂,采用顶部籽晶熔融法生长近化学计量比Mg∶Fe∶LiNbO3晶体。测试了晶体的紫外-可见吸收光谱、红外光谱、抗光损伤能力以及衍射效率。结果表明:随掺Mg量的增加,近化学计量比Mg∶Fe∶LiNbO3晶体的紫外吸收边先紫移后红移,晶体的衍射效率减小,抗光损伤能力增加。OH-吸收峰出现双峰结构,给出了掺杂离子的占位模型。晶体中[Li]/[Nb]比在49.7～49.8%之间。确定了掺Mg的阈值浓度在2～3%(物质的量百分比,下同)之间。

Mg:Nd:LiNbO_3晶体生长及其光学性能研究

在LiNbO3晶体原料中掺入w(Nd2O3)=0.2%和x(ZnO)=7.0%,以提拉法生长Nd:LiNbO3和Mg:Nd:LiNbO3晶体,并对晶体进行极化处理。测试了晶体的紫外可见吸收光谱、荧光光谱和红外吸收光谱。由吸收光谱确定泵浦光波长,由荧光光谱确定激光振荡波长。通过直接观察光斑畸变法测试了Mg:Nd:LiNbO3晶体的抗光损伤能力,结果表明,Mg:Nd:LiNbO3晶体的抗光损伤能力比Nd:LiNbO3晶体提高2个数量级以上。测试了晶体的倍频性能,Mg:Nd:LiNbO3晶体的相位匹配温度为102°C,相应的倍频转换效率达到28%。

Er:LiNbO_3晶体拉曼光谱与荧光光谱研究

以Czochralski提拉法生长出一系列Er:LiNbO3晶体(Er:1.0mol%,2.0mol%,3.0mol%),测量室温下的拉曼光谱和荧光光谱,比较不同Er3+掺杂浓度晶体发现,Er:LiNbO3晶体振动模的对称性及分布几乎不改变,但随着Er3+掺杂浓度的改变,其拉曼峰位轻微向短波数方向移动,拉曼光谱及荧光光谱强度也出现变化.

不同Li/Nb比Mg:In:Fe:LiNbO_3晶体的光折变性能研究

采用提拉法生长了不同L i/Nb比(L i/Nb=0.85,0.94,1.05,1.20,1.38)的Mg:In:Fe:L iNbO3(LN)单晶。测试了Mg:In:Fe:LN晶体的红外透射光谱,紫外吸收光谱,抗光致散射能力,响应时间和指数增益系数。实验结果显示:L i/Nb=0.85晶体的OH-吸收峰在3481 cm-1附近,L i/Nb=0.94、1.05、1.20的晶体的OH-吸收峰在3505 cm-1附近,而L i/Nb=1.38晶体的OH-吸收峰有三个,分别在3466 cm-1、3481 cm-1和3518 cm-1附近。随着L i/Nb比的增大,晶体的紫外吸收边发生紫移,抗光致散射能力增强,响应速度加快,指数增益系数增大。结果表明:L i/Nb=1.38的晶体是性能最为优良的光折变晶体材料。

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。

Zn∶Er∶LiNbO_3单晶的坩埚下降法生长及光谱特性

报道了Zn:Er:LiNbO3单晶的坩埚下降法生长工艺. 通过控制晶体生长固液界面的温度梯度(30～35 ℃·cm-1)、晶体的生长速度(0.8～1.5 mm·h-1)、密闭Pt坩埚等条件生长了宏观无缺陷的Zn2+(3%)和Er3+(0.6%)共掺的LiNbO3单晶. 用X射线衍射(XRD)和差热分析(DTA)表征了获得的晶体, 并测量了晶体不同部位的吸收光谱和荧光谱. 从吸收光谱以及由XRD数据计算所得的晶胞参数推断, 沿生长方向Er3+在晶体中的浓度分布逐步减少. 光谱数据表明, 晶体底部样品的吸收强度和荧光强度要比顶部大, 而对应于Er3+上能级4S3/2和2H11/2跃迁至基态4I15/2的绿光发射, 晶体底部却比顶部表现出更高的上转换效率. 从晶体的内部结构、缺陷情况以及Er3+的分凝现象解释了产生上述现象的内在机制.

[Li]／[Nb]比变化对Ce：Mn：LiNbO3晶体光折变性能的影响：

采用提拉法生长4种不同[Li]／[Nb]比（0．94，1．05，1．20，1．38）的Ce（0．1％（质量分数））：Mn（0．05％（质量分数））：LiNb03晶体和掺镁量为5％（摩尔分数）的Mg：Ce（0．1％）：Mn（0．015％）：LiNbO3晶体。测试晶体红外光谱，[Li]／[Nb]为1．2和1．38的Ce：Mn：LiNb03晶体OH吸收峰移到3466cm^-1，这是化学计量比的标志吸收峰。Mg（5％（摩尔分数））Ce：Mn：LiNbO3晶体OH吸收峰移到3535cm^-1，这是Mg^2＋达到阈值浓度的标志吸收峰,以锂空位模型解释OH-吸收峰移动机理。采用光斑畸变法测试晶体抗光损伤能力，采用二波耦合光路测试晶体的指数增益系数、响应时间、计算载流子浓度。随着[Li]／[Nb]比增加，这些数据指标增加。[Li]／[Nb]为1．38，Ce：Mn：LiNbO3晶体是化学计量比，它的指数增益系数比Ce：Mn：LiNbO3晶体提高1倍，响应速度和抗光损伤能力提高1个数量级以上，是性能最为优良的光折变晶体材料之一。

基于化学计量比Mg:Fe:LiNbO_3的全息存储系统

以K_2O为助熔剂,采用顶部籽晶熔融法成功地生长出近化学计量比Mg∶Fe∶LiNbO_3(Mg∶Fe∶SLN)晶体。测量了晶体的紫外吸收光谱及响应时间,且和同成分Fe∶LiNbO_3(Fe∶CLN)晶体作了比较。结果表明,Mg∶Fe∶SLN晶体更适于作为全息存储器来应用。针对全息存储中固有的高原生误码率问题,采用快速响应矩阵码(QR)编码技术对原始数据进行编码,缓解了对系统设计和部件质量等方面的压力。以Mg∶Fe∶SLN晶体作为存储介质,构建了体全息存储系统,将QR码编、译码技术用于包含音频和视频的多媒体数据的全息存储,重构数据能成功回放。

Er:LN晶体的生长和激光性能研究

在LiNbO3中掺进(0、0.5、1.0、1.5mol%) Er2O3,以Czochrals技术生长LiNbO3、Er(1mol%):LiNbO3、Er(2mol%):LiNbO3、Er(3mol%):LiNbO3晶体。测试Er:LiNbO3晶体的吸收光谱,确定晶体的泵浦波长,Er:LiNbO3晶体的吸收变相对LiNbO3晶体发生红移,红移的程度随Er3+浓度的增加而增大。测试Er:LiNbO3晶体的荧光光谱,Er:LiNbO3晶体易实现激光震荡的波长4I13/2→4I15/2(～1.5μm),是制作波导激光器的最合适的波长。测试Er:LiNbO3晶体的光损伤阈值,其结果高于LiNbO3晶体。Er(3mol%):LiNbO3晶体的光损伤阈值比LiNbO3晶体高一个数量级。

2.94μm Er:YAG电光调Q激光器及应用研究

随着2.94μm激光在医学中的应用日益广泛,控制工作激光参数提高医疗安全性能显得尤为重要,对工作的激光进行调Q是很有必要的。介绍了利用双布儒斯特角切割的LiNbO_3晶体作为电光Q开关的Er:YAG调Q激光器,在工作频率5 Hz,脉冲泵浦能量92 J条件下,获得了脉宽103～110 ns,能量达到87 mJ的调Q脉冲激光输出。并分别在静态和调Q模式下对龋牙进行了窝洞制样,利用扫描电子显微镜对样本扫描,对比显示调Q激光制样的效果更好。