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。     

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。     

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.     

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。     

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     

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     

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。     

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.     

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.     

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     

掺杂铌酸锂晶体高增益角度范围的加宽

近年来,光折变效应的研究正在向深度及广度方向发展.其中光学信号放大作为一项专门的应用受到了普遍关注.人们利用调节样品最佳掺杂种类及浓度或采用一些特殊技术来提高光折变晶体的增益.但是,迄今为止,高增益的角度响应范围一般是较窄的,即指数增益系数Γ随光束夹角2θ的依赖关系曲线有明显峰值.本文首次报道了有效拓宽掺杂铌酸锂(LINbO_3,简写作LN)晶体高增益角度响应范围的实验结果.给出了大角光致散射效应加强能量耦合的机理分析.文中还首次报道了透射信号的放大倍数γ超过入射光束光强比β的结果,以及较高起始衍射效率较大增量的自增强的结果,且比较了不同泵浦光光束尺度对放大倍数的影响,从而进一步支持了我们的机理分析.     

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.     

LiNbO3:Ru:Fe晶体畴反转过程中的电色效应

观察到了双掺杂LiNbO₃:Ru:Fe晶体中电色效应伴随畴反转而发生, 且与畴反转一样也具有可逆性, 两者相辅相成, 畴反转导致了晶体变色, 电色效应促进了畴反转, 系统的实验结果证明了两者的相辅相成性. 基于铌酸锂铁电微结构模型, 简要解释了其机理. 而且发现在极化过程中电色效应促使了畴核的形成, 使之不同于非掺杂同成分比铌酸锂晶体的矫顽场大于击穿电场, 用恒定直流电场代替脉冲电场也能实现畴反转, 这将为周期性极化铌酸锂的制备提供一种新的技术改进.     

MeV B离子注入铌酸钾晶体形成光波导的微结构研究

ＭｅＶ离子注入已被用于研制光波导,特别是对低温相变材料尚属目前唯一的手段,铌酸钾晶体(ＫＮｂＯ3,简称ＫＮ)即为具有低温相变性质的非线性光学材料,被认为是最有应用前景的波导材料之一.近年来,文献[1,2]报道了利用ＭｅＶ轻离子Ｈ或Ｈｅ注入法研究ＫＮ晶体的光波导特性.我们依据重离子与物质相互作用的特点,能够在降低注入剂量,形成稳定的波导边界和减少光损耗方面较之轻离子注入更为有利.在文献[3]中报道了用60ＭｅＶＢ离子,1×1015ｃｍ-2剂量注入ＫＮ晶体形成非渗漏型光波导的新结果.本文用高分辨ＴＥＭ进一步对样品做了光波导的微结构…     

Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光波导激光器弛豫振荡特性分析

从Er³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃材料能级结构和离子跃迁过程出发, 基于速率方程理论模型, 建立基于时间的速率方程组, 并运用龙格-库塔算法对其进行数值求解. 分析在980 nm激光器单向泵浦下输出功率的动态特性, 得到了描述谐振腔内光子数和反转粒子数交替变化的弛豫振荡曲线, 并对弛豫振荡峰值功率衰减特性进行研究, 衰减时间常数随泵浦功率、波导长度及输出镜反射率变化而变化. 进一步讨论泵浦功率、波导长度和输出镜反射率对振荡频率、结束时间的影响. 在高反射率条件下, 波导长度对振荡频率的影响较小, 而与泵浦功率成正比, 振荡结束时间随这3个参数的增加而减小. 这些特性分析及结果为Er³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐光波导激光器设计提供了理论依据.     

热压烧结LKNN铁电陶瓷的介电热电特性

由于陶瓷材料的物化性能稳定,容易制造,便于批量生产而引起人们的广泛注意,过去人们的注意力主要集中在PZT陶瓷系列的改性研究,但是近年来铌酸盐系陶瓷(如钽铌酸钾、铌酸钾钠等)也引起人们的关注,传统烧结方法制备的铌酸锂钾钠压电陶瓷的压电性能的研究已有报道,我们改用通氧热压烧结工艺系统地研究了组分、工艺条件等对铌酸锂钾钠陶瓷     

在Cu-KNSBN晶体中实现高反射率快速响应自泵浦位相共轭

由于光折变自泵浦位相共轭镜不需要任何外加电场、反射镜及其他泵浦光,其光路简单且能得到高反射率共轭输出,可广泛应用于光学图象畸变矫正、光学信息处理等技术领域,所以自其问世以来就引起了人们的极大兴趣。目前已在BaTiO_3、KNbO_3、掺铈的SBN和     

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     

氟化物纳米晶体中Tm3+对Eu3+的荧光增强效

采用水热-烧结法制备了性能良好的Eu³⁺ /Tm³⁺共掺LaF₃和LaOF 纳米晶体. 在波长为532 nm的激光激发下, 实现了共掺样品中Tm³⁺对Eu³⁺的荧光增强效应. 结果发现, 当三价稀土离子Tm³⁺作为敏化剂被共掺到LaF₃:Eu³⁺和LaOF:Eu³⁺纳米晶体中时, 掺杂 Eu³⁺的荧光发射得到了显著的增强, 其增强倍数与Tm³⁺离子的浓度密切相关. 与单掺 Eu³⁺离子的LaOF:Eu³⁺纳米晶体相比较, Tm³⁺离子的掺入可使氟化物纳米晶体中原本已经很强的⁵D₀→⁷F₂(612 nm)红色荧光辐射又增强了一个数量级, 从而获得拥有良好颜色纯度和极高辐射强度的红色荧光纳米材料. 依据实验观测结果和晶体结构对称性特点, 研究了共掺体系中荧光增强的产生机理以及局域对称性变化对于荧光强度的影响.     

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.