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。

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。

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。

掺铁近化学计量比铌酸锂晶体的生长及其光学性能研究

在LiNbO3(LN)中掺进 0 .0 1%Fe2 O3(质量分数 )和 10 .9%K2 O(摩尔分数 )助熔剂 ,用顶部籽晶 (TSSG)法生长近化学计量比掺铁铌酸锂 (SLN∶Fe) ,以及采用Czochralski法生长同成分掺铁铌酸锂 (CLN∶Fe)。测试了晶体的晶格常数、吸收光谱和红外光谱。Li+取代反位铌(NbLi4 +)和占据锂空位 ,使SLN∶Fe晶体的晶格常数变小。SLN∶Fe晶体的吸收边相对于CLN∶Fe晶体发生了紫移。SLN∶Fe晶体的OH吸收峰移到 3 466cm- 1 。利用二波耦合光路测试了晶体的指数增益系数和响应时间 ,计算了有效载流子浓度。测试结果表明 :SLN∶Fe晶体的指数增益系数达到 2 8cm- 1 ,而CLN∶Fe晶体的指数增益系数为 18cm- 1 ;SLN∶Fe晶体的响应速度比CLN∶Fe晶体提高了 1个数量级。

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。

Mg:Mn:Fe:LiNbO_3晶体的全息存储性能(英文)

在同成分铌酸锂晶体中掺入0.03%Fe2O3和0.1%MnO2(质量分数),分别掺入0,1%,3%,4.5%,6%的MgO(摩尔分数),用提拉法生长了一系列Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体。检测了Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的红外光谱和抗光损伤能力。掺0,1%,3%,4.5%Mg的Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的OH-红外振动峰位于3484cm-1,而掺6%Mg的Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体红外振动峰移到3535cm-1。采用波长为632nm的He-Ne激光器作为光源,通过二波耦合方法测试晶体的全息存储性能。结果表明:Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的写入时间和动态范围随掺镁量的增加而显著减小,而光折变灵敏度略有上升,抗光损伤性能增强,其中掺镁量为3%Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体更适合作为全息存储介质。

掺镁铌酸锂单晶研究

研究了掺镁铌酸锂单晶的生长;各组元的有效分凝系数;掺镁浓度对晶体相匹配温度、相匹配角、光学均匀性、点阵常数和密度的影响。讨论了进入晶体内的Mg^(2+)离子取代Li^+离子或Nb^(5+)离子的可能性。从含MgO大约7％(x_(m)摩尔含量,以下同)的固液同成分配比熔体中生长出具有最佳光学与相匹配特性的晶体,适合于批量生产和应用。

Li/Nb摩尔比变化对Mg:Sc:Fe:LiNbO_3晶体光折变性能的影响

掺入摩尔分数为1%MgO,0.5%Sc2O3和质量分数为0.03%Fe2O3,从 Li与Nb 摩尔比分别为0.85,0.94,1.05,1.20和1.38的熔体中用提拉法生长Mg:Sc:Fe:LiNbO3(Mg:Sc:Fe:LN)晶体。测试了晶体的紫外–可见吸收光谱和红外光谱、抗光损伤能力、衍射效率、响应时间和光折变灵敏度。结果表明:随着Li/Nb摩尔比增加,Mg:Sc:Fe:LN 晶体的吸收边发生紫移;n(Li)/n(Nb)=1.05 的晶体分别在3466,3481cm–1和3504 cm–1处出现 OH–吸收峰;n(Li)/n(Nb)=1.38 的晶体在3504cm–1和 3535 cm–1处出现OH–吸收峰。随n(Li)/n(Nb)的增加,Mg:Sc:Fe:LN 晶体的衍射效率减小,响应速度和光折变灵敏度增大。n(Li)/n(Nb)=1.05 的近化学计量比 Mg:Sc:Fe:LN 晶体的抗光损伤能力最高。

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)]。

中红外PPMgLN光参变振荡器技术研究

为了实现3.8μm激光输出,采用了1.064μm激光抽运周期性极化掺氧化镁铌酸锂晶体(MgO掺杂摩尔分数为0.05)的光参变振荡器技术,由理论分析得到1.064μm激光抽运PPMgLN实现激光输出时,输出波长与极化周期以及温度的关系曲线。实验中,当晶体周期为29.2μm、温度为400K时,实现了3.8μm激光输出;当抽运功率为35W、声光调Q频率为8kHz条件下,获得3.84μm激光输出的平均功率为3.9W,其转换效率为11.14%,激光光束质量为6.46。结果表明,该技术可以获得较高转换效率的3.8μm激光输出,有望成为中红外激光对抗的激光干扰源。

In∶Fe∶LiNbO_3晶体的生长及其在全息关联存储中的应用(英文)

用提拉法生长1%(摩尔分数,下同)In:Fe:LiNbO3(LN),2%In:Fe:LN,3%In:Fe:LN和Fe:LN晶体,配料中掺入0.03%(质量分数)Fe2O3。采用光斑畸变法测试晶体的光损伤阈值。结果表明:1%In:Fe:LN和2%In:Fe:LN晶体的光损伤阈值比Fe:LN晶体高1个数量级以上。3%In:Fe:LN晶体的光折变阈值比Fe:LN晶体高2个数量级以上。晶体的位相共轭效应测试结果表明,1%In:Fe:LN晶体的位相共轭反射率(R1=185%)高于3%In:Fe:LN晶体(R3=120%)。以3%In:Fe:LN晶体作为存储元件,1%In:Fe:LN晶体作为位相共轭镜,进行全息关联存储实验,其再现图像清晰完整,噪音小。

In∶Mn∶Fe∶LiNbO_3晶体非挥发性全息存储

在Mn:Fe:LiNbO3(Mn:Fe:LN)中掺进不同摩尔分数In2O3,用提拉法生长In:Mn:Fe:LN晶体.测试了晶体的红外光谱,发现:3%In:Mn:Fe:LN晶体OH-吸收峰位置移到3 506 cm-1.用光斑畸变法测试晶体抗光致散射能力表明:In:Mn:Fe:LN晶体抗光致散射能力比Mn:Fe:LN晶体提高1～2个数量级.探讨了In:Mn:Fe:LN晶体OH吸收峰移动和抗光致散射能力增强的机理.以He-Ne激光作记录光,高压汞灯紫外光作开关光,In:Mn:Fe:LN晶体中一种杂质Fe充当较浅能级,另一种杂质Mn充当较深能级,以Mn:Fe:LN和1%In:Mn:Fe:LN晶体作为存储介质实现非挥发性存储.用双光子固定法测量了In:Mn:Fe:LN晶体的二波耦合衍射效率.研究了In:Mn:Fe:LN晶体的双光子全息存储机理.

Li/Nb摩尔比变化对Zr:Fe:LiNbO_3晶体光折变性能的影响

同成分LiNbO3(LN)溶体中掺进摩尔分数为2%的ZrO2和质量分数为0.03%的Fe2O3,从不同Li/Nb摩尔比(0.94,1.05,1.20,1.38,0.85)熔体中用提拉法生长了系列Zr:Fe:LN晶体。测量了晶体的红外光谱、抗光损伤能力、指数增益系数和全息存储性能。结果表明:不同Li/Nb摩尔比的Zr:Fe:LN晶体红外光谱OH-吸收峰出现了3 475,3 478 cm-1和3 486 cm-1 3个新峰。晶体的光折变性能都有不同程度的提高。近化学计量比Zr:Fe:LN晶体(Li/Nb的摩尔比为1.38)的抗光损伤能力比Fe:LN晶体提高2个数量级以上。指数增益系数是Fe:LN晶体的2倍,写入速度比Fe:LN晶体提高1个数量级,光折变灵敏敏度和动态范围皆提高4倍以上。近化学计量比Zr:Fe:LN晶体是优良的光折变和全息存储晶体材料。

不同Li/Nb摩尔比In∶Fe∶LiNbO_3晶体的生长及其光学性能

在Li NbO3(LN)中掺摩尔分数为1%的In和掺质量分数为0.03%的Fe,用提拉法技术生长具有不同n(Li)/n(Nb)[n(Li)/n(Nb)=0.94,1.05,1.20,1.38]的In∶Fe∶LN晶体。测试不同n(Li)/n(Nb)的In∶Fe∶LN晶体的吸收光谱、抗光致散射能力和指数增益系数,并计算晶体的有效载流子浓度。结果表明晶体样品随着n(Li)/n(Nb)增加,吸收光谱的吸收边发生紫移,抗光致散射能力增加,指数增益系数和有效载流子浓度增大。采用n(Li)/n(Nb)=1.38的In∶Fe∶LN晶体作记录介质,n(Li)/n(Nb)=1.05的In∶Fe∶LN晶体作位相共轭镜进行全息关联存储实验。实验表明存储系统具有实时处理,成像质量好,信噪比高和能反复使用等优点。

In∶Ce∶Mn∶LiNbO_3晶体的全息存储性能(英文)

原料采用固液同成分配比,在LiNbO3(LN)晶体中掺入质量分数为0.1%CeO2和0.015%MnCO3,摩尔分数分别为0,1%,2%和3%的In,用提拉法生长In:Ce:Mn:LN晶体。测试了In:Ce:Mn:LN晶体的红外透射光谱和抗光损伤能力。结果表明:3%In:Ce:Mn:LN晶体的OH-振动吸收峰紫移到3508cm-1位置;其抗光损伤能力比Ce:Mn:LiNbO3晶体提高2个数量级以上。利用二波耦合光路测试晶体的写人时间(τw)、擦除时间(τe)和衍射效率(η),计算晶体的动态范围(M#),研究In3+掺量对Ce:Mn:LN晶体光折变性能的影响。结果表明:In:Ce:Mn:LN晶体是比Ce:Mn:LN晶体综合性能更好的全息存储材料。

双掺铜锰铌酸钾锂晶体的高光折变增益

在铌酸钾锂(potassium lithium niobate,KLN)中掺入CuO和MnCO3,以提拉法首次生长了Cu:Mn:KLN晶体。用X射线衍射测试并计算了晶体的晶格常数,并以二波耦合实验光路测试了晶体的指数增益系数和响应时间。结果表明:Cu:Mn:KLN晶体的3个晶格常数均比KLN晶体的小;Cu离子和Mn离子在KLN晶体中取代了K+并占据K+位,两种掺杂离子掺入晶体后,减少了晶体的开裂程度。Cu:Mn:KLN晶体的指数增益系数比KLN晶体要提高约2倍,其响应速度比KLN晶体快一个数量级。Cu:Mn:KLN晶体指数增益系数有薄晶片效应,即:晶片厚度变薄时,指数增益系数增加,用光爬行效应对该效应进行了解释。

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。

在光折变晶体中制作二维椭圆型光子微结构

提出了串联两个迈克尔逊干涉仪来实现多光束干涉的方法。利用该方法在掺铁铌酸锂光折变晶体中制作出了二维的椭圆型光子微结构。使用平面导波图、远场衍射图和布里渊区光谱成像3种手段对二维椭圆型光子微结构的结构特性进行了验证和分析。最后,总结二维椭圆型光子微结构的特性。

Zn^(2+)掺杂Mn:Fe:LiNbO_3晶体的特性和非挥发性全息存储

在铌酸锂LiNbO3(LN)中掺入摩尔分数为0.1%MnO,质量分数为0.03%Fe2O3和摩尔分数分别为1%,3%和7%ZnO,用提拉法生长Zn:Mn:Fe:LN晶体。测试了晶体的红外光谱,发现7%Zn:Mn:Fe:LN晶体OH-吸收峰位置移到3529cm-1。用光斑畸变法测量晶体的抗光损伤能力。结果表明:7%Zn:Mn:Fe:LN晶体的抗光损伤能力比Mn:Fe:LN晶体提高1个数量级以上。探讨了Zn:Mn:Fe:LN晶体OH-吸收峰移动和抗光致散射能力增强的机理。以He-Ne激光作记录光,高压汞灯紫外光作开关光,用双光子固定法测量了Zn:Mn:Fe:LN晶体的二波耦合衍射效率,以Mn:Fe:LN和1%Zn:Mn:Fe:LN晶体作为存储介质实现了非挥发性存储。

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。