激光晶体物理学的几个基本问题

人类观察和利用晶体的日子已经十分悠久,自然界中的晶体则已渡过了更加漫长的岁月.那么晶体又怎么会与年青的激光技术携超手来呢?这不能不归功于近一世纪来人们对物质(特别是单晶体)微观结构的深入研究.正是由于人们对各种晶体的空间结构和晶体中离子的光谱研究积累了丰富的实验数据和理论知识,对晶体中离子的能级分布和能级间的跃迁几率以及能级间跃迁发射的光谱波长,强度、线宽等参数有了深入的了解,才于1960年在红宝石晶体上实现激光发射,开创了一个崭新的科学领域——激光科学技术.到目前为止实现激光发射的晶体已超过两百种,人们在研制…     

晶体缺陷研究的历史回顾

一块水晶,不甚透明,里面有裂缝(flaw)、云翳(cloud)、泡影(bubble)等.这些缺陷是宏观的。矿物学家很早以前就注意到了.我们现在要回顾的是晶体的微观的或亚微观的缺陷. 如果有人站在完整晶体中任何一个点阵的点上,那么他看到四周的环境都是一样.从这个意义上说,一块有限大小的晶体不能称为完整晶体.然而。无限大的晶体是不存在的,所以晶体的不完整性指的是晶体内部的缺陷.在边界上几个分子厚度内的点阵常数和键的结构与内部有差异,这些属于表面物理的研究范畴. 为什么在早期的晶体研究中,人们就对晶体中的缺陷予以重视呢?首先是因为发现晶体…     

晶体光学零件的光胶工艺研究

以一直径为Φ20mm、平行度为10″的晶体锗窗口零件为例,介绍了晶体窗口零件加工中的关键技术。由于该零件直径小,平行差精度要求特别高,且为单晶锗材料,因此要高质高效地加工出符合技术指标的零件有相当的难度。在研究中摒弃了人们常说的晶体零件无法进行光胶的思想,大胆尝试“光胶”的方法,并结合工艺研究中经常出现的问题,有针对性地提出一套加工高精度晶体零件的控制措施。通过该措施的实施,能够很好地加工出高质高效的晶体窗口零件。实践证明：该方法适于批量加工;合格率高;能够满足设计的高精度需求。     

介电晶体的宏观性质在现代科技中的应用

研究晶体材料(在此通常指单晶)的宏观性质及其应用的学科——晶体物理学——有着悠久的历史,是固体物理领域中最古老的分支之一。人们早在18世纪就已发现晶体是有着规则外形的固体,这样就将固体分为晶体与非晶体。1912年德国科学家劳埃发现晶体对X射线的衍射现象后,人们就能准确地通过X射线实验测定出晶体中原子的周期性排列以及原子间的键长、键角等,从而产生了定量的晶体物理学。 随着现代科学技术的发展,晶体材料及器件在激光、微电子学、红外、超声和信息存储与显示等技术中所获得的广泛应用使人们对晶体材料宏观性质的研究有了新的认识并更加重视,从而也得到不少新成就。本文将就此作些基本知识及应用的介绍。 一、晶体及其宏观性质都是各向异性的。 由于晶体宏观性质的测量不会受到大小为晶胞基矢长度(埃的量级)分数的影响,因此所讨论的晶体材料宏观性质只与晶体的点对称性有关,而不必深究其平移对称性。 晶体的点对称操作可分为真旋转和非真旋转两大     

用X射线光电子能谱确定2KIO_3·HCl晶体的化学结构

一、引 言 碘酸盐晶体作为非线性光学材料引起人们广泛的关注[1-4];因2KIO3·HCl晶体有其特殊的倍频效应和压电效应,所以被人们用来作为非线性光学和压电材料应用的研究.然而对其结构的研究至今未公开报道,在研究该晶体的生长中,文献[5]曾把它的化学结构式写为KIO3·KCl·HIO3,显然这种结构式表达了晶体中存在不等同晶格位的K和I原子. 人们知道,近年发展起来的X射线光电子能谱(XPS)广泛用于化合物结构的研究中,其化学位移效应用于区分固体物质中处于不等同晶格位的给定元素的原子,这已成为该技术的基本功能之一[6,7].为此,我们对2K…     

二维X射线衍射光谱原位检测单轴拉伸过程中等规聚丙烯晶体的结构演变

聚合物制品在使用过程中，人们最关心的是它的使用失效条件，失效的重要体现就是材料的屈服。目前为止，人们普遍利用位错理论来解释聚合物材料的屈服现象，该理论关注的是晶体的取向和破坏现象，而忽略了晶体的形变和受力情况。事实上，晶体的取向和破坏只是屈服的结果，晶体承受应力的能力才是屈服的直接原因。因此，从晶体的受力和非均匀形变入手研究了聚合物制品的屈服行为，期望为理解聚合物材料的失效行为提供新思路。这里选取被人们广泛使用的等规聚丙烯(iPP)材料作为研究对象，将iPP熔体在不同温度下等温结晶制备出具有不同片晶厚度iPP样品，利用二维广角X射线衍射光谱原位监测了拉伸过程中iPP样品的晶体破坏和晶体取向过程。首次利用“覆盖法”对二维X射线衍射图进行了处理，原位观察了(110)晶面在拉伸过程中的2θ角的变化，区分出了两个方向上(平行于拉伸方向和垂直于拉伸方向)晶体形变的非均一性。结果表明：对于不同片晶厚度的iPP晶体，在单轴拉伸过程中，晶体在不同方向上的受力和形变均是不同的，即晶体的非均一形变是一种普遍现象；晶体的破坏和取向总是同时发生，都是从屈服点位置处开始，这和片晶厚度无关；而晶体破坏时对应的临界...     

等离子体光子晶体

提出了等离子体光子晶体的概念,研究了电磁波在等离子体光子晶体中的传播规律。从得到的色散曲线看到等离子体光子晶体具有光子能带和能隙结构。数值计算发现,等离子体光子晶体对色散有很大的影响。     

关于矿物晶体中缺陷的X射线形貌研究

近十余年来,各种X射线、中子射线形貌技术及激光散射层析形貌技术,并结合电子显微镜与电子探针微区分析等近代测试技术在矿物晶体研究中的广泛应用,引起了人们浓厚的兴趣.有关矿物晶体中范性形变与相变的研究,联系到矿物中各种缺陷的产生和运动,以及地壳或地幔演变历史的探索等     

用光致发光研究不同通量辐照磷酸二氢钾晶体的缺陷

磷酸二氢钾晶体中的缺陷对晶体的激光诱导损伤起着重要作用.晶体的激光诱导损伤限制了大功率激光系统的发展.本文用真空紫外光致发光发射谱研究了不同通量辐照下磷酸二氢钾晶体的缺陷.与11.5 J/cm2辐照下的晶体及退役元件相比, 9 J/cm2辐照下晶体的荧光谱中在231.55 nm处出现了一个新峰.它可能源于自捕获激子的辐照湮灭. 9.0 J/cm2辐照晶体中主要是短链结构,而退役元件的损伤较复杂,有短链、中链和长链结构.短链中的P—O键比长链中的短,磷的3s轨道与氧的2p轨道重叠增加,则自捕获激子的辐照湮灭增强.结果显示出退役元件与9 J/cm2辐照下晶体的结构不同.对研究磷酸二氢钾晶体的激光诱导损伤机制有重要意义.     

光子晶体异质结的位相和应用

研究了由不同周期结构的光子晶体组成的异质结和含耦合杂质的光子晶体异质结的位相. 发现光子晶体异质结使光子晶体杂质模的反射率接近1,但反射相移不随反射率的改变而改变,反射相移只由前边的子光子晶体的禁带、通带或耦合杂质模中的子峰决定. 即异质结的前边的子光子晶体的耦合杂质模中的每一子峰、每一通带或禁带对应的反射相移为2π. 对多杂质耦合的结构,反射相移很灵敏,可用于制作高灵敏光子器件. 以全光位相与非门为例描述全光位相逻辑门的方案和可行性. 另外,这些特性对研究位相有关的新物理过程和现象有意义. 关键词： 光子晶体 位相 异质结 耦合杂质     

谈谈负吸收条件和激光晶体的探索

人们通常是先从自发发射(发光)及其参数的研究着手探索新的激光材料。早在1961年,夏洛(Schawlow)就已提出,具有锐线发光的材料才能做成激光工作物质。因此,很长一段时间里,总是在锐线发光材料中寻找激光材料。六十年代末,染料激光器的出现打破了这种局面,人们认识到并非只有锐线发光体才有激光作用。特别是最近,激光晶体有了崭新的发展,除了锐线发光晶体而外,发现许多宽谱线发光晶体也能产生激光。问题是现在对夏洛     

掺硼的β-SiC中的辐射复合

很多人在SiC中已观察到可见和近红外区的多种型式的光致发光。 用石墨坩埚在1550℃硅熔液中已生长出β-SiC晶体。石墨坩埚有内壁与外壁,分别用高纯的与高密度的石墨制成。用这种方法,可长出高纯的晶体,而不含别的多型晶体。因此,人们就有可能对β-SiC详细的发光特性进行研究。     

智能算法在晶体色散方程参量反演中的比较研究

为了研究智能优化算法在不同晶体材料色散方程参数反演中的迭代搜索性能问题,根据已测石英和方解石晶体的实验数据,分别采用遗传算法、模拟退火算法和遗传模拟退火算法应用于晶体色散方程的参数反演中,获得了晶体修正的塞耳迈耶尔方程的参量,同时比较了三种算法在迭代搜索性能、算法稳定性、计算时间和差方和等之间的差异,结果表明,三种算法在晶体色散方程参数反演时都可以得到满意的结果,但是,由于遗传模拟退火算法同时具备遗传算法的快速全局搜索性能和模拟退火算法的极强局部搜索性能,使得在晶体色散方程参数反演中的优化效果更优.因此在建立其它材料色散方程时建议采用遗传模拟退火算法,而且这一结果对研究混合智能算法的迭代搜索性能也是有帮助的.     

双掺杂单畴硫酸三甘氨酸热释电晶体ATGSAs

硫酸三甘氨酸晶体[(NH2CH2COOH)3·H2SO4,简称TGS]是典型的有序-无序型二级相变铁电体,于1956年发现.该晶体具有较高的热释电系数、低的介电常数、高的热释电品质因数,并且易于从水溶液中培育出优质单晶,因而它是制作室温下应用的红外探测器和摄象管的最重要材料.但是,TGS晶体也存在退极化和居里温度Tc偏低等缺点.为了克服这些缺点,人们进行了广泛而深入的研究,培育出了一些有用的改性TGS晶体[1-6],如用氚取代TGS中的活泼氢生长出DTGS晶体,其居里温度Tc可达 60 左右;用L-正丙氨酸部分地取代甘氨酸生长出的ATGS晶体,可防止退极…     

利用Fe:Li Nb O_3晶体中的简并四波混频实时检测相位物体的动态位相变化

近几年来,人们已经利用光致折射晶体中的简并四波混频,获得相位物体的共轭波和原波的相干比较来实时检测被测物体的一些动态物理量的变化,这种技术一般要求所用的晶体具有响应快,灵敏度高的特点。而LiH_bO_3晶体相对来说,响应比较慢,即记     

二维光子晶体的特殊色散特性研究

为了研究光场在二维光子晶体中的传播特性,本文应用平面波展开法,得到了二维三角晶格光子晶体的能带结构,在此基础上,运用时域有限差分法,分析了在一定入射角度下,特定频率的光束在光子晶体中的负折射现象,由于应用光子晶体的自准直效应,光束束腰在传播过程中展宽较小。研究了由于能带交折、重叠而产生的特殊色散特性和超棱镜效应,给出了光子晶体内外的磁场强度的分布,得到了极高的角色散度。文章的研究结果对研究基于光子晶体超棱镜效应的波分复用器,具有指导意义。     

时钟与计算机网络中的时钟同步

 计算机中的时钟几乎所有的计算机中都会有专用线路用于计时,人们也常用“时钟”(clock)来称呼它;其实,应该称为“计时器”(timer)。计算机中的计时器是一个经过精密加工的石英晶体,这种石英晶体在有电压的作用时,会以非常良好的固定频率发生振荡,相应地对每一个石英晶体赋予两个记录器:一个称为计数器,另一个称为复位计数器。晶体每发生一次振荡计数器就会减少一个单位,当计数器上的数值变为零时,系统就会相应地产生一个中断,并通过复位计数器将计数器的值恢复到初始值,这样就可以设计出每秒产生60次中断(或想要的次数的中断)的频率的“计时器”.     

各向异性材料对二维六角晶格光子晶体中狄拉克点的影响

光子能带结构中的狄拉克点是目前光子晶体研究中新兴的热点。选用双轴材料,用六边形介质柱构成了六角晶格各向异性光子晶体。该光子晶体有三个各异的主介电常数εxx、εyy、εzz。依据麦克斯韦方程组,垂直极化(TE)波中的狄拉克点会受到εxx≠εyy的影响,即可以通过调制双轴材料中X、Y方向的主折射率Nx、Ny得到光子晶体中TE波的狄拉克速率,从而调节TE波中狄拉克点在能带结构图中的位置(即调节狄拉克点的归一化频率及其在布里渊区的位置)。研究了Nx、Ny(对应εxx、εyy)与TE波中狄拉克点的存在性的关系,并通过仿真实验验证了提出的观点。这些研究可为研发新型光学器件以及构建光子芯片提供更多的可能。     

各向异性材料对二维六角晶格光子晶体中狄拉克点的影响EI北大核心CSCD

光子能带结构中的狄拉克点是目前光子晶体研究中新兴的热点。选用双轴材料,用六边形介质柱构成了六角晶格各向异性光子晶体。该光子晶体有三个各异的主介电常数εxx、εyy、εzz。依据麦克斯韦方程组,垂直极化(TE)波中的狄拉克点会受到εxx≠εyy的影响,即可以通过调制双轴材料中X、Y方向的主折射率Nx、Ny得到光子晶体中TE波的狄拉克速率,从而调节TE波中狄拉克点在能带结构图中的位置(即调节狄拉克点的归一化频率及其在布里渊区的位置)。研究了Nx、Ny(对应εxx、εyy)与TE波中狄拉克点的存在性的关系,并通过仿真实验验证了提出的观点。这些研究可为研发新型光学器件以及构建光子芯片提供更多的可能。     

镉的卤化物晶体中与卤素杂质相关的吸收和发射

溴化镉和氯化镉是典型的层状结构离子晶体。这些晶体中的一次激子吸收是由于某种与卤素离子有关的电子跃迁。 本工作研究不同温度下CdBr_2、CdCl_2中的I~-中心和CdCl_2中的Br~-中心的光学吸收和发射,以便了解这些晶体中的激子态。结果汇总如下。