氧化和还原处理对Fe:LiNbO_3晶体光折变效应的影响

光折变晶体是当前高科技领域,尤其是在国防、航天、通讯等领域中应用广泛的功能材料,可用作全息记录介质、相位共轭反射镜、放大器、光开关等,铌酸锂(LiNbO_3)是其中重要的一类.掺杂可以有效地改善LiNbO_3晶体的光折变性能,如掺镁可提高晶体的抗光损伤能力,掺铁可提高晶体的光折变灵敏度.适当的氧化和还原处理可以改变晶体中掺杂离子的价态和晶体中的缺陷分布,从而影响晶体的光折变性能.我们生长的Fe:LiNbO_3,经过氧化和还原处理后,晶体的光折变性能有较大变化.这里介绍了掺铁铌酸锂的氧化和还原处理工艺条件,研究了处理前后晶体光折变性能的变化,并对这种氧化、还原作用的机理进行了初步探讨.     

扩镁铌酸锂单晶的DTA表征

根据Midwinter报道掺镁铌酸钾(MgO:LiNbO_3)的寻常光和非寻常光折射率比纯LiNbO_3的折射率小.Sudo等利用镁离子内扩散LiNbO_3单晶光纤实现了晶纤具有芯-包层波导结构.本文对扩镁LiNbO_3单晶进行了差热分析(DTA),结果显示这些扩镁LiNbO_3单晶的Curie温度首先随着扩散时间的增长而降低,当扩散时间超过一定限度后又开始上升,且出现第二个相变点.众所周知,LiNbO_3只有唯一的一个Curie点,所以出现第二个相变点,这可能是扩镁表层的富MgO层出现的新相的相变点,经X射线衍射分析(XRD)得到相同的结论.     

掺镁、铁铌酸锂晶体缺陷结构的变化模型

铌酸锂晶体是一种重要的电光材料,可是光致折射率变化(即光损伤)限制了它的应用范围。晶体中的光折变效应主要来源于晶体中的过渡元素如Fe、Cu等杂质的影响。1980年仲跻国等人报道,当在熔体中掺入摩尔分数4.6％或更多的MgO时,生长出的铌酸锂晶体的抗光损伤能力提高两个数量级,Bryan复证了这个结果,并观察到掺镁浓度的阈值效应,即在阈值浓度前后,铌酸锂晶体的若干性质如光电导、OH~-吸收峰的位置、以及色心吸收谱等出现突变。实验表明,抗光损伤能力的增强,不是由于光伏特电流的减小,而是光电导率成倍增长的缘故。Gerson发现,高浓度掺镁铌酸锂晶体中起陷阱作用的Fe~(3+)对电子的俘获截面大大低于未掺镁或少量镁的铌酸锂晶体。由此可见,弄清高浓度掺镁引起晶体缺陷结构变化及其与光折变中心的相互作用机制对于提高晶体抗光损伤能力以及进一步控制和利用光折变具有重要意义。     

在Nd:Mg:LiNbO_3单晶内实现激光振荡和自倍频运转

掺镁、钕的铌酸锂(Nd:Mg:LiNbO_3)单晶集Nd~(3+)优良的激光性能、Mg~(2+)理想的抗光折变效应和LiNbO_3极好的非线性光学特性于一身,是一种很有前途的复合功能材     

LiNbO_3∶Mg,Ti晶体中钛的浓度对镁浓度阈值的影响

铌酸锂晶体是制造光波导的重要材料,扩散钛的光波导已经得到了广泛的应用。但是,光折变效应限制了扩散钛的纯铌酸锂光波导的应用范围。自从1980年仲跻国等人发现了高掺镁会使铌酸锂晶体的抗光折变能力大大提高以后,以高掺镁铌酸锂晶体为基片的扩散钛的光波导得到了广泛的研究。实验发现,高掺镁扩散钛的光波导的性能有很大的提高,但扩散钛后抗光折变性能有所下降,说明铌酸锂晶体中同时掺入镁和钛离子后,非本征缺陷发生了变化。我们利用OH~-红外吸收光谱,研究了高掺镁、钛铌酸锂晶体的缺陷结构,分析了掺镁、钛铌酸锂晶体抗光损伤能力下降的微观机制。     

LiNbO_3晶体在75℃附近的超声衰减研究

一、引言在生长和加工LiNbO_3晶体的过程中,当晶体冷却到100℃以下,有时会自动开裂,其物理原因尚未见报道.我们实验室曾对LiNbO_3晶体沿x,y,z轴三个方向的膨胀性能作了测量,发现在75℃附近膨胀率有一个突变.另外对LiNbO_3晶体的双折射率和温度关系的研究亦表明,当通光方向沿c轴时,在75℃附近双折射率有异常变化.作者认为这种性能异常,可能     

LiNbO3∶Mg,Ti晶体中钛的浓度对镁浓度阈值的影响

<正> 铌酸锂晶体是制造光波导的重要材料,扩散钛的光波导已经得到了广泛的应用。但是,光折变效应限制了扩散钛的纯铌酸锂光波导的应用范围。自从1980年仲跻国等人发现了高掺镁会使铌酸锂晶体的抗光折变能力大大提高以后,以高掺镁铌酸锂晶体为基片的扩散钛的光波导得到了广泛的研究。实验发现,高掺镁扩散钛的光波导的性能有很大的提高,但扩散钛后抗光折变性能有所下降,说明铌酸锂晶体中同时掺入镁和钛离子后,非本征缺陷发生了变化。我们利用OH^-红外吸收光谱,研究了高掺镁、钛铌酸锂晶体的缺陷结构,分析了掺镁、钛铌酸锂晶体抗光损伤能力下降的微观机制。     

铌酸锂晶体中Ce~(3+)→Eu~(3+)能量传递

利用敏化剂来提高发光及激光材料的性能已为广大研究者所熟悉。实验证明双掺对光折变晶体的性能也有较大的影响。特别是易变价离子,可以大大提高光折变灵敏度。作者在生长了具有良好光折变效应的掺铈铌酸锂(Ce:LiNbO_3,Ce:LN)的基础上,生长出铈铕双掺的     

LiNbO_3单晶75℃附近反常性能的穆斯堡尔研究

在LiNbO_3单晶中掺人增丰~(57)Fe,通过穆斯堡尔谱观察表明,在75℃附近的一系列反常性能(双折射、膨胀系数、超声衰减等)是由晶体场的变化引起。     

铌酸锂晶体中一种新的OH~-吸收带

铌酸锂(LiNbO_3)单晶和光波导在激光技术中被广泛用作电光、声光和非线性光学材料。但这类晶体中极易发生的光折变效应已成为进一步提高光电子器件性能的严重障碍。将大于4.6mol％MgO加入生长LiNbO_3晶体的一致熔化组分的熔体中,晶体抗光伤能力有成百倍的增加;而且已经判明,这一改进并不是由于光伏电流的减少,而是由于晶体光电导率的增加。     

掺铬锰钨酸锌单晶及其激光特性

对掺铬钨酸锌(ZnWO_4:Cr~(3+))室温和低温下的光谱和激光性质已做过研究,在77K下实现了连续可调谐激光输出.采用固态介质中退火工艺后,晶体透光性能极大改善,室温下用红宝石激光器泵浦已获得270μJ的近红外激光输出.但是晶体的光损伤阈值低,限止了这种晶体的实际应用,为此我们开展了双掺杂敏化的研究,不仅使激光输出能量提高3倍,而且抗强光损伤能力大为增强.     

Ce:Fe:LiNbO_3晶体双光束耦合量子效率的温度特性

最近,我们对Ce∶Fe∶LiNbO_3晶体的温度特性进行了实验研究,着重研究了响应时间随温度的变化规律。当我们用常规理论来解释实验结果时,发现理论与实验存在着较大的差别。我们认为,理论上没有计及双光束耦合的量子效率应是温度的函数这一情况是造成这一差别的重要原因。为此,我们根据实验结果给出了量子效率随温度变化的经验公式,对常规理论进行了修正,最后得到了与实验曲线基本吻合的理论曲线。实验装置与光路如图1所示。其中S为基模He-Ne激光器,输出功率8mW;G为格兰棱镜;H为加热炉,炉温由WMNK-420型温控仪C控制,从室温到300℃连续可调,分辨率为1℃,控温精度0.1℃;P为Ce∶Fe∶LiNbO_3晶体,横向尺寸8×8mm~2,通光方向厚度d=     

LiNbO_3单晶体中生长区边界处的界面形态和错配

从熔体中生长晶体吋固液界面上经常有小面(fscet)出现,在小面生长区邻近往往观测到长程弹性应变场;溶液生长的晶体中,在不同生长区(锥)交界处也有人观测到类似的现象。为了探讨这类长程弹性应变场的来源,我们在直拉法生长的LiNbO_3单晶体中,对小面生长区边界处的固液界面形态进行了研究,下面简要地报道所得到的初步结果。     

Ce:Mn:LN晶体光折变效应的研究

一、引言 铌酸锂(LiNbO_3,简称LN)晶体具有电光效应和非线性光学效应,通过离子掺杂可以改善晶体的性能。Fe:LN晶体的研究开展得较早,已实现了全息存储,光放大及位相共轭反射镜等,但是目前Fe:LN晶体的研究尚存在许多问题,例如,晶体对氩离子激光(λ=488nm)吸收大、光源能量损失多、输出光束散射强、空间分布不均匀等,各项性能参数有待进     

掺钕钨酸钙光激射器

用稀土激活离子的线状发光特征产生激射光效应,以三价钕离子引人注目。选择合适的基质,可以达到室温振荡、振荡阈值低及相对输出能量较大等性能。对晶体材料而言,目前以掺钕的钨酸钙及石榴石的结果较好。这里简略报导有关掺钕钨酸钙光激射器的一些实验结果。掺钕钨酸钙晶体(加Na~+作电荷补偿剂)是用结晶引上法在高频加热铂铑坩埚的装置上制得。为了保证材料纯度,除了钨酸盐原料是自行提纯及合成之外,晶体亦是经三次结晶后取得的。制得的晶体通常在1,350℃退火8小时。晶体的光性经过检查,内部存在少量丁铎尔散射,残余应力未尽消除。     

新的非线性光学晶体——硝酸(钅兰)钕钾

硝酸(钅兰)钾[K_2La(NO_3)_5·2H_2O],简称KLN,是近年来新发现的非线性光学晶体,属正交晶系,mm2点群.透光波段为0.33～2.35μm.它的非线性系数是KDP晶体的3倍,在室温下对1.06μm和0.95μm激光可实现非临界位相匹配,而且其在一定波长范围内实现频率转换的阈值功率(λβ_θ/d_(eff))~2比KNbO_3、LBO等都低.它虽含有结晶水、易潮解,但可通过涂高聚物保护膜防止潮解和脱水,因而它是一种有应用前景的、可产生蓝绿光的新的频率转换材料,已引起人们的重视.为了进一步研究该类材料的特性,我们培育出了掺钕的KLN晶体(KLNN).在此我们将首次报道KLNN的生长特性、光谱及其他有关的性质.     

GaAs基光子晶体垂直腔面发射激光器

成功研制了光子晶体垂直腔面发射激光器, 实现了连续电注入激射, 工作波长为850 nm, 最小阈值为2 mA, 最大阈值为13.5 mA, 其中光子晶体的晶格常数在0.5~3 μm范围, 占空比在0.3~0.7范围. 发现器件能否激射依赖于光子晶体参数, 而激光器的阈值、出射功率、出射模式与光子晶体的晶格常数、占空比、缺陷大小等因素有关.     

CsCdBr_3:Cr~(3+)g因数的理论研究

镁盐CsMgX_3(X-Cl,Br,I)的晶体结构与CsNiCl_3同构,具有很强的一维特性,其掺过渡金属离子晶体的光学及顺磁性质得到广泛的研究.CsCdBr_3,具有与CsNiCl_3同构的晶体结构,掺杂的CsCdBr_3,也属于AMX_3线性链.McPherson等对CsCdBr_3:Cr~(3+)作过仔细的EPR(electron paramagnetic resonance)实验研究,发现其g因数g_‖-g_⊥-2.0 1±     

掺铜钾钠铌酸锶钡单晶生长及其光折变性能

近几年来,随着光折变效应的应用研究的日益广泛,光折变材料也受到越来越多的重视。人们把许多精力集中在光折变材料的改性方面,试图获得光折变动态范围大和响应速度快的单晶或陶瓷材料,以适用于全息存贮、耦合光放大和光学位相共轭等光学信息处理技术。例如在LiNbO_3和KNbO_3晶体中掺进铁离子和在Sr_xBa_(1-x)Nb_2O_6晶体中掺入铈离子,由于这     

新型激光晶体Nd:Sr5(VO4)3F的LD泵浦激光特性

掺钕氟钒酸锶[Nd:Sr_5(VO_4)_3F,简称Nd:SVAP]是近年才见报道的新型激光晶体材料.1993年12月Loutts在美国MRS年会上首次披露生长成Nd:SVAP晶体,1994年他们报道了用钛宝石激光泵浦的Nd:SVAP激光特性.该晶体泵浦阈值低、转换效率高,适于制作激光二极管(LD)泵浦的小型固体激光器,应用前景非常广阔.但是,至今未见LD直接泵浦的实验结果报道.以钒的氧化物和锶的盐类作为起始原料,经过配方筛选和原料处理工艺的优化,我们首先合成出用于单晶生长的多晶备料,之后,采用Czochraski技术生长出单晶.但这种单晶必须经过适当的后处理,方可进行样品定向、加工和镀膜,从而进行激光实验.