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     

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.     

光折变振荡器中光场的横向分布及时空不稳定

在时间域上,对于光学非线性系统中一定条件下所出现的不稳定与混沌现象人们已作了大量的工作.近几年,随着不断对光学系统横向效应的注意,这一方面的工作也有单纯研究系统的时间行为向时空方向深入.这些非线性系统不仅包括熟知的激光放大系统,还包括近年来人们越来越感兴趣的光折变振荡器 在实验中,这种振荡器同样表现出丰富的时空行为,例如光场横向空间上相位奇点的出现、横模巡游及时空混沌现象等等.而且与激光振荡器相比时空现象更容易观察,从而为研究非线性系统的时空动力学行为提供了较好的物理模型.两束光通过光折变介质时,干涉强度花样所感应出的折射率光栅,在一定条件下将引起两束光之间能量的转移,从而使得一束光在通过介质后得到放大.由此可构成以光折变材料为增益介质的振荡器,1986年这种振荡器首先在BasiO_3晶体上得到了实现.在理论方面,虽然已给出了光折变振荡器的一些输出特性,其中包括多模的竟争现象,但却未能完全反映     

双掺(铜、铈)KNSBN晶体生长及高反射率自泵浦相位共轭的测量

钾钠铌酸锶钡(KNSBN)晶体是目前几种重要的光折变铁电晶体材料之一.KNSBN晶体不仅具有优异的光折变性能,而且与其它光折变晶体材料相比有许多优点,如:(1)易生长较大的单晶;(2)无孪晶,无90°畴,易极化、加工;(3)可以在较大固熔体范围内进行单晶生长,生长组分可调节;(4)易进行不同元素掺杂等.近些年来,人们对不同组分、不同元素掺杂     

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     

Ce:LiNbO_3晶体双光束耦合的温度特性

温度对光折变效应的影响是光折变非线性光学中一个值得研究的问题,Cheng等研究了半导体光折变材料的这一问题,并指出氧化物光折变材料由于禁带宽度太宽而很难从实验上观测到温度的影响,我们在稳态下对掺铈铌酸锂晶体进行了实验研究,非常明显地观测到了温度对双光束耦合过程的影响,用Kukhtarve的带导模型和稳态耦合波方程,可以从理论上半定量地解释实验现象。     

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。     

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。     

高增益光纤受激布里渊散射放大的大延迟可控慢光

可调控光纤慢光作为光缓存器在全光路由通信中具有重要的应用前景. 由于受限于较低的布里渊阈值和较大的信号功率, 传统的光纤布里渊散射慢光增益一般不超过30?dB. 本文提出在短光纤中实现高增益布里渊放大的可调控慢光, 利用短光纤的高阈值有效避免泵浦抽空, 实现高增益的信号放大, 从而提高慢光延迟量. 实验证实采用591.8?m长的单级光纤布里渊放大的非饱和增益达到50?dB, 慢光延迟时间可达到52?ns, 分数延迟量超过1.     

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。     

半导体光放大器超快相位特性的理论分析

针对目前对于半导体光放大器中的超快相位特性缺乏深入的理论分析、相关的物理机制还不清楚的现状,采用数值方式对半导体光放大器中的超快相位特性进行了详细的理论分析与解释.通过分析载流子加热、光谱烧孔等带内超快物理效应与载流子消耗等带间效应对相位贡献的物理机制的不同,并考虑到脉冲能量在相位响应中的作用,研究了半导体光放大器的相位响应特性.在分析相位响应特性的基础上,进一步解释了相位响应与增益响应存在时间延迟的原因,分析结果与已报道的实验测量结果相吻合.理论分析结果能够为超快光信号处理,如光波长、全光逻辑、光波长转换、光分插复用等提供理论指导.     

二维光子晶体线缺陷波导慢光抽运增强光参量增益

推导了非线性光子晶体线缺陷波导中抽运光群速度与光参量放大增益的理论模 型. 理论结果表明, 慢光抽运可以增强光参量放大效应. 为获得相同的增益, 当波导长度不变时, 慢光波导所需的抽运光功率可以减少为普通波导的(v_gn/c)²; 当抽运光功率不变时, 慢光波导所需的长度可以减少为普通波导的(v_gn/c)², 其中n为普通波导的材料折射率, v_g为慢光波导的群速度, c为真空中的光速. 数值计算结果验证了我们的理论预测.     

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     

大直径钾钠铌酸锶钡单晶生长及形态

钾钠铌酸锶钡[(K_(1-x)Na_x)_(2m)(Sr_(1-y)Ba_y)_(1-m)Nb_2O_6,简称KNSBN]系列单晶是目前能实现描式自泵浦位相共轭波输出最好的光折变材料之一.由于该系列晶体具有大的电光系数,高的自泵浦位相共轭反射率和快的光折变响应时间,近年来在光折变研究领域一直受到国内外研究工作者的重视.许多研究单位用该晶体进行了国际上广泛开展的应用研究.实验证明:该系列晶体在图象处理方面具有很高的分辨率.预言该晶体在光学神经网络、相锁模激光器等方面有广泛的应用前景.     

纳米微粒SnO2的光限幅特性

随着高灵敏快响应光电探测器的广泛应用,迫切需要研制一些光限幅器来保护这些精密仪器。光限幅器的工作原理是基于材料的非线性光学特性,因而选择合适材料并研究它的非线性光学响应是非线性光学中非常重要的课题。纳米微粒有相对大的比表面积,在微粒表面存在大量原子空位或缺陷,形成表面受陷态(trapped states)。在外界激光作用下,这些表面受陷态成为有效光生载流子的无辐射途径,导致大的热致折射率变化,形成瞬态热透镜。这个热透镜使信号光束出现扩散或会聚,通过选择样品相对位置,从而实现光束限幅效应。近年来,利用非线性光学原理的光限幅效应研究已有一些报道,大多采用的是有机非线性材料和体相半导体材料,但存在着材料稳定性差及限制效果不太理想等局限性。利用单光束Z-扫描技术,本文进行了表面修饰的SnO_2纳米微粒热致折射率n_2测量和它的光限幅特性研究。     

Ce:KNSBN晶体中的光扇效应及其图像存储

采用非同时读出条件下的两波耦合实验装置, 以单束光入射Ce:KNSBN光折变晶体, 研究了入射光强度和光入射角对Ce:KNSBN晶体中光扇效应的影响. 研究发现, 光扇效应存在明显的入射光强度阈值特性, 入射光强度阈值为38.2 mW/cm²; 对应相同的入射光强度, 光入射角θ 为15°时稳态光扇强度I_fsat最强. 研究了入射光调制对晶体中光扇噪声及体全息存储的影响, 入射光调制抑制了光扇噪声对Ce:KNSBN晶体两波耦合及体全息存储的影响, 使得再现图像质量得到了明显改善.     

Er~(3+)掺杂光纤中的孤子放大与最佳泵浦

为克服光纤损耗对孤子的衰减,必须进行孤子能量补偿.Er~(3+)掺杂光纤泵浦效率高,增益频带宽,插入损耗低,利用其实现孤子放大是理想的实际方案.实验研究也已见报道.为优化孤子放大系统设计,我们利用半经典理论建立了Er~(3+)掺杂光纤中孤子的传输模型,根据该模型,给出了透明传输的最佳泵浦条件.结果与分布放大实验符合较好.这一工作未见报道,对系统设计甚为有用.     

本征砷化镓光导开关中的流注模型

应用耿效应电子学结合气体放电理论系统研究了高增益砷化镓(GaAs)光导开关(PCSS)的工作机理, 提出了以畴电子崩为基础的流注模型, 阐述了畴电子崩概念及其物理意义和高增益GaAs光导开关中载流子的输运过程, 阐明了光导开关中光致电离的效应和畴电子崩可能导致集体碰撞电离在局域引发雪崩现象, 分析了流注形成的临界条件, 导出了流注维持发展的临界条件解析表达式, 揭示了与非线性模式(lock-on效应)密切联系的流注的形成和发展的一般规律. 应用这个模型合理解释了高增益GaAs光导开关的实验结果、非线性现象中流注快速发展和电流的上升时间很快的物理原因, 以及非线性模式的发展过程中的各种现象.     

有机加合物非线性光学新晶体——甘氨酸间硝基苯甲酸

有机非线性光学晶体具有二阶非线性光学系数大、光损伤阈值高和响应速度快等特点,因此受到人们的青睐。目前文献报道的有机非线性光学材料大体上分为4类:1.脲及衍生物;2.芳香族化合物;3.有机盐;4.金属有机化合物。在这几类有机非线性化合物中,除有机盐外,其它3类化合物中绝大多数仅从粉末测试中得知SHG效应,而难于生长出单晶体。     

用于光学图象处理的高效光折变BaTiO_3薄片

为了提高光折变性能,研究和使用了45°切割的BaTiO_3晶体。理论上,当光栅的波矢K_g和晶体的C轴成45°角时,BaTiO_3晶体的两波混频增益具有极大值。然而,对厚样品而言,由于扇形散射的缘故,其有效增益通常是被降低了。在稳态情况下,45°切割样品的有效两波混频增益往往低于具有相同尺寸的0°切割的样品。利用其扇形散射的特性,45°