Zr:Fe:LiNbO_3晶体全息存储性能的研究

生长并测试了Zr∶Fe∶LiNbO3晶体的红外光谱、抗光折变损伤阈值及全息存储性能。研究发现,6%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体抗光折变损伤阈值比Fe∶LiNbO3晶体高1个数量级,红外光谱中OH-吸收峰也从Fe∶LiNbO3晶体的3 483 cm-1移到3 488 cm-1。其全息存储性能除衍射效率比Fe∶LiNbO3晶体轻微下降外,写入时间、擦除时间和光折变灵敏度皆优于Fe∶LiNbO3晶体,尤其是其中2%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体的动态范围比Fe∶LiNbO3晶体高2.5倍,用2%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体作为全息存储介质,实现了晶体中一个公共体积中1 000幅数字图像体全息图的存储与恢复。

Zr:Fe:LiNbO-(3)晶体的关联存储性能

为了测试Zr:Fe:LiNbO_3晶体的红外光谱、抗光折变阈值、位相共轭和全息关联存储性能,采用Czochralski方法生长Zr:Fe:LiNbO_3晶体。通过实验得出Zr:Fe:LiNbO_3晶体红外光谱对应的OH^-吸收峰移到3488cm^(-1);随着Zr^(4+)摩尔分数的增加,Zr(摩尔分数x_(Zr)=0.06):Fe:LiNbO_3晶体抗光折变阈值比Fe:LiNbO_3晶体提高一个数量级以上,且晶体的位相共轭响应速度增加,而位相共轭反射率有所下降,Zr(x_(Zr)=0.02):Fe:LiNbO_3晶体响应速度比Fe:LiNbO_3晶体提高一个数量级;另外,以Zr(x_(Zr)=0.04):Fe(质量分数w_(Fe)=0.0003):LiNbO_3作为存储介质,Zr(x_(Zr)=0.06):Fe(w_(Fe)=0.0003):LiNbO_3晶体作为位相共轭镜,进行全息关联存储实验,在输出平面上接收到较完整的存储图像。结果表明,Zr:Fe:LiNbO_3晶体具有强的抗光折变能力与优良的关联存储性能。

不同Li／NbZr：Fe：LiNbO3晶体的生长及光折变效应的研究

采用Czochralski技术生长不同Li/Nb双掺杂Zr:Fe:LiNbO3晶体,测试了晶体的光学均匀性和抗光折变能力。Zr:Fe:LiNbO3晶体双折射梯度比Fe:LiNbO3晶体降低一个数量级,抗光折变能力比Fe:LiNbO3晶体提高一个数量级,发现Zr4+在LiNbO3中具有抗光折变能力。采用二波耦合光路测试不同Li/Nb的Zr:Fe:LiNbO3晶体的衍射效率、响应时间、擦除时间并计算了动态范围和灵敏度,Zr:Fe:LiNbO3晶体的响应速度,灵敏度和动态范围都比Fe:LiNbO3晶体高,它的全息存储性能优于Fe:LiNbO3晶体。

Mn:Fe:LiNbO_3晶体的全息存储

铌酸锂 (LiNbO3 )晶体属于三方晶系 ,3m点群具有电光效应和非线光学效应 ,LiNbO3 晶体通过掺杂可以改变晶体的性能 ,如Fe :LiNbO3 晶体在光放大、全息存储、位相共轭等方面取得较好的应用效果。在Fe :LiNbO3 中掺进Mn2 O3 生长Mn :Fe :LiNbO3 晶体其各种性能参数较Fe:LiNbO3 晶体又有一定的提高。生长Mn :Fe :LiNbO3 晶体所用的原料为Li2 CO3 ,Mn2 O3 ,Fe2 O3 ,原料纯度皆为 99.99% ,LiNbO3 采用固液同成分配比。Mn2 O3 和Fe2 O3 的掺量皆为 0 .0 5mol% ,采用提拉法生长晶体 ,晶体切割成 8mm× 8mm× 5mm的晶片 ,放入Li2 CO3 粉中进行还原处理。放在Nb2 O5 粉中进行氧化处理。采用二波藕合光路测试Mn :Fe :LiNbO3 晶体的吸收系数 ,衍射效率和响应时间 ,以Ar2 +激光器作光源 ,λ =488nm ,晶体的吸收系可以近似表示为 :α=1Lln I总 -I反I透 式中α为晶体吸收系数 ,L为通光长度 (CM) ,I总 为激光总光强 ,I反 为激光反射光强 ,I透为透射光强。测试结果 :还原的Mn :Fe :LiNbO3 晶体α =6 .2 5cm-1,氧化的Mn :Fe :LiNbO3 晶体α =1 .87cm-1。以Mn :Fe :LiNbO3 晶体作为记录晶体 ,进行体全息数据存储。利用晶体光折变效应可以将干涉图案光强分布的变化实时转化为相应的折射率变化 ,即形成相位体全息图。

光诱导光子晶格折射率调制度的实验研究

在不同掺Fe浓度的LiNbO3晶体中,分别用红光和绿光写入光子晶格,利用双光束干涉研究,晶格周期、掺Fe浓度、光波波长与晶格的光致折射率调制度之间的关系。实验结果表明:当用红光(λ=633nm)写入光子晶格时,掺Fe浓度不大于0.05wt%;当用绿光(λ=532nm)写入光子晶格,掺Fe浓度不大于0.03wt%时,LiN-bO3:Fe晶体的光致折射率调制度随晶格周期的变化存在一个极大值,并随掺铁浓度的增加,相应的折射率调制度极大值也增大,且向晶格周期小的方向移动,这与一中心模型理论得到的关系曲线的变化趋势是相一致的;若掺Fe浓度大于以上两值,理论曲线则完全与实验曲线不符,说明一中心模型的空间电荷场理论只适用于小掺Fe浓度的LiNbO3晶体;实验还发现LiNbO3:Fe晶体折射率调制度跟写入光波长有关,用同一块晶体,绿光写入时调制度会比红光更大,且极大值更向晶格周期小的方向移动。

多重旋转对称结构光子晶格的实验研究

采用光诱导光子晶格的方法,利用3孔、4孔、5孔、8孔和12孔掩模在掺铁铌酸锂晶体中写入多重旋转对称结构的二维光子晶格。基于干涉理论,对多孔掩模干涉图样进行了数值模拟。通过实验成功地观测到了3孔、4孔、5孔、8孔和12孔布里渊区和远场衍射,并分析了布里渊区与远场衍射的对应关系,实验结果表明光子晶格图样和数值模拟一致。传统观测布里渊区的方法需要使用旋转漫反射器,观测布里渊区和写入晶格是不同的光路,而本方法只需在写入光路中加入衰减器便可观测到布里渊区,较之前的诸方法更为简单、稳定、易于调节。