Ce：KNSBN晶体两波耦合动态过程研究

本文在非同时读出条件下，采用实时数据采集系统，实验研究了e偏振光写入Ce：KNSBN晶体两波耦合动态过程，发现不同的写入光强比和写入总光强对晶体中两波耦合过程产生明显的影响；当He-Ne632．8mm激光通过Ce：KNSBN晶体时，光扇效应存在明显的写入光强阈值特性，其阈值约为20mW／cm^2。依据实验结果对考虑光扇影响的耦合波方程进行了修正，其数值计算与实验结果基本符合。     

Ce:KNSBN光折变晶体两波耦合响应时间特性研究

在写入光分别为e光和o光时,实验测量了Ce:KNSBN晶体两波耦合响应时间与总写入光强、写入光强比和写入光夹角的关系,实验数据与理论拟合结果相吻合,并由晶体响应时间特性获得了晶体有效电光系数和有效光折变电荷密度参数.     

Ce∶KNSBN晶体写入光位置对两波耦合增益的影响

本文采用非同时读出条件下两波耦合实验装置,以532 nm的单频固体激光器为光源,在不同写入光夹角θ、抽运光的偏振方向与e偏振光的方向呈10°、信号光为e偏振光及不同信号光与抽运光光强比条件下,通过改变写入光在Ce∶KNSBN晶体内的不同位置研究其对两波耦合有效增益的影响。研究结果表明,在相同角度下写入光强比为1∶10,写入光在晶体内位置d=0.1 cm时最佳,有效增益达到最大。在最佳写入光位置,写入光强比为1∶10时,在写入光夹角为24°时两波耦合有效增益为最大。并对实验结果进行了理论拟合与分析。     

抽运光偏振态对晶体两波耦合增益的影响

采用非同时读出条件下晶体两波耦合实验装置,以532 nm单频固体激光器为光源,研究了抽运光偏振态对Ce: KNSBN晶体两波耦合有效增益的影响.结果表明:在信号光为e光且入射光夹角为30 °条件下,当抽运光偏振态与e光夹角为10 °时,有效增益最大;通过比较信号光打开与关闭条件下不同偏振态抽运光入射晶体时信号光及抽运光透射光强,分析得出最大增益存在的原因是偏振角为10 °时抽运光的o光分量很好的起到了擦除光扇的作用,抑制了光扇的发生,从而增益最大.取抽运光偏振态与e光夹角为10 °,研究入射光光强比对Ce: KNSBN晶体两波耦合有效增益的影响,结果发现随入射光光强比的增大,有效增益先增大后减小,光强比为1: 50时对应的增益最大为33.8.同时对研究结果进行了相应的物理解释.     

Cr:KNSBN晶体两波耦合及其图像存储

本文以He-Ne 632.8nm激光为写入光,在非同时读出条件下,实验研究了e偏振光写入Cr:KNSBN晶体两波耦合过程中信号光和泵浦光的透射光强随时间的变化,以及单束泵浦光的透射光强随时间的变化,实验结果表明,泵浦光损失的能量几乎全部转移到了信号光方向,基本不存在散射光;并以二值化图像作为物在晶体内进行了图像存储实验,其再现图像清晰,信噪比高,没有观察到扇形光的影响.     

掺杂LN晶体光折变效应及图象光存储特性

利用514.5nm和632.8nm波长的激光,研究了单掺杂Fe和双掺杂Ce∶Fe离子铌酸锂晶体的光折变二波耦合及光折变全息存储特性.实验结果表明生长态双掺杂Ce∶Fe与单掺杂Fe的LiNbO3晶体的光折变波耦合增益差异不明显,但双掺杂Ce∶Fe的LiNbO3晶体的图象存储和擦除特性明显得到改善.氧化态样品具有较大的透过率光谱范围和较好的图象存储质量;还原态样品具有较大的光折变二波耦合增益特性.     

优良全息光折变存储材料-双掺铌酸锂晶体

我们生长与后处理了一系列双掺铌酸锂晶体,通过光折变存储性能的测试,在这些晶体中,我们发现了三种双掺晶体:LN:Fe,Mg;LN∶Fe,In;LN∶Fe,Zn,它们具有优良的光折变存储性能,即高衍射效率(高达60～80;)、快光折变响应(比LN∶Fe 晶体缩短了一个数量级)、和强抗光散射能力(比LN∶Fe提高近两个数量级).我们还系统地研究了光强阈值效应与全息写入的关系以及全息写入与入射光强的关系,发现在光强阈值附近耦合强度有一最大值,从而提出了最佳写入光强的概念.另外,全息光栅热固定研究还显示,双掺铌酸锂晶体比单掺Fe的铌酸锂晶体具有更优良的热固定性质:快固定时间、高固定效率、长固定寿命等.     

外加磁场对掺铁铌酸锂晶体中折射率光栅擦除过程的影响

研究了外加磁场对掺铁铌酸锂晶体中折射率光栅擦除过程的影响.在写入和擦除过程中分别或同时外加磁场,测量了不同擦除光强下磁场对光栅擦除过程的影响.结果表明,外加磁场对折射率光栅擦除时间存在明显影响.在光栅写入或光栅擦除过程分别外加磁场时,光栅擦除时间增加;但是当在写入和擦除过程同时外加磁场时,光栅的擦除时间明显变短.擦除时间变化与擦除光强相关,擦除光强越弱,磁场对擦除时间的变化越明显.进一步的研究发现擦除时间的变化来自于磁场对铌酸锂晶体中等效暗电导的影响.以上实验结果显示,外加磁场可以成为掺铁铌酸锂晶体光折变光栅的调控手段.     

Ce∶GAGG与CsI(Tl)闪烁晶体性能对比研究

研究了不同反射层封装方式和与Si-PM不同耦合方式对Ce∶GAGG和CsI(Tl)闪烁晶体光输出和能量分辨率的影响,比较了Ce∶GAGG和CsI(Tl)闪烁晶体的透过率和衰减时间。实验结果表明:通过优化闪烁晶体的反射层材料和耦合方式,能大幅度提高Ce∶GAGG和CsI(Tl)闪烁晶体的光收集效率;Ce∶GAGG闪烁晶体的光输出、能量分辨率、透过率、衰减时间指标均优于CsI(Tl)闪烁晶体。Ce∶GAGG闪烁晶体使用TiO₂反射层材料封装和硅脂耦合,测试得到¹³⁷Cs放射源在662 keV最佳能量分辨率为4.89%。     

对LiNbO3∶Cu∶Ce和LiNbO3∶Fe晶体非挥发全息存储灵敏度的研究

以双中心模型为基础,理论研究了LiNbO3∶Cu∶Ce和近化学计量比LiNbO3∶ Fe晶体在稳态情况下的非挥发全息存储灵敏度.通过考虑了两个晶体在其深能级和浅能级中心之间所有可能的电子交换过程,理论结果显示在低光强连续光范围内LiNbO3∶Fe晶体比LiNbO3∶ Cu∶ Ce晶体有着更高的记录灵敏度.并且通过研究文中得到的记录灵敏度的解析表达式,发现灵敏度与晶体浅能级上可激发离子数密度和泵浦光光强成正比.此外,采用较短波长的泵浦光和更大深能级数密度的晶体是另两种改变晶体灵敏度的方式.     

Ce:KNSBN光折变联合变换相关的研究

本文研究了Ce:KNSBN光折变联合变换相关,以Ce:KNSBN光折变晶体作为平方律转换器件,用波长为514.5nm的Ar+离子激光做写入光,在系统的傅里叶变换平面上放置光折变晶体记录输入靶物和参考物的联合变换功率谱,用632.8nm的He-Ne激光作为读出光,读出联合变换功率谱,输入到计算机进行处理,进而实现相关识别.实验研究了基于光折变晶体的传统联合变换相关器(PCJTC)和二元联合变换相关器(PBJTC)的识别能力.结果表明,PCJTC有着一定的相关识别能力,可实现靶物和参考物的相关识别,而采用了联合变换功率谱二值化后的PBJTC,其一级相关峰值较强而尖锐,中心直流零级峰相对减弱,并且有更大的相关信噪比,因此其相关识别能力也得到了一定的提高.     

Cu:KNSBN晶体生长及其光折变效应的研究

在KNSBN晶体中掺进CuO,采用硅钼棒作加热体,以Czochralski技术生长Cu:KNSBN晶体.以二波耦合光路,测试晶体的衍射效率和记录时间,计算折射率变化值Δn.Cu:KNSBN晶体的衍射效率,记录速度和折射率变化值皆高于Fe:LiNbO3晶体.尤其记录速度比Fe:LiNbO3晶体高一个数量级以上.测试Cu:KNSBN晶体位相共轭反射率R和自泵浦位相共轭反射率RC.Cu:KNSBN晶体的自泵浦位相共轭反射率RC值达到64;,是纯KNSBN晶体的二倍.以Cu:KNSBN晶体自泵浦位相共轭镜进行消畸变实验.实验结果表明:输出光波确系输入探测光波的位相共轭光波.     

Ce:KNSBN晶体中调制光耦合研究

采用非同时读出条件下晶体两波耦合实验装置,在入射光调制下,研究了调制频率对Ce:KNSBN晶体两波耦合有效增益(G)的影响,结果显示G随调制频率的增大先增大后减小,但入射光波长不同时,G最大值对应的调制频率不同,入射光波长为632.8nm时,G最大值为20.2,对应的调制频率为100Hz;入射光波长为532nm时,G最大值为15.1,对应的调制频率为175Hz.同时研究了入射光参量对增益改善(Gm/Gf)及最佳调制频率的影响,结果显示不同入射光参量下增益改善及最佳调制频率不同,入射光波长为632.8nm时,增益改善最大为1.92,对应的最佳调制频率为100Hz;入射光波长为532nm时,增益改善最大为1.50,对应的最佳调制频率为150Hz.采用运动光栅理论对实验结果进行了解释.     

铈系列双掺LiNbO3晶体光折变效应的研究

在Ce:LiNbO3中掺进Mn2O3、Eu2O3和Fe2O3生长Ce:LiNbO3,Ce:Mn:LiNbO3,Ce:Eu:LiNbO3和Ce:Fe:LiNbO3晶体,并对晶体进行了氧化还原处理.以二波耦合光路测试晶体的指数增益系数.推导有效载流子浓度的计算式,并且测算了有效载流子浓度的数值.指数增益系数和有效载流子浓度是衡量晶体光折变性能的重要参数.铈系列双掺LiNbO3晶体具有优良的光折变性能.     

[Li]/[Nb]比对Ce:LiNbO3晶体结构及光折变性能的影响

在铌酸锂(LiNbO3,LN)中掺入摩尔分数为0.1;的CeO2,以提拉法从不同[Li]/[Nb]摩尔比([Li]/[Nb]=0.750,0.850,0.946,1.100)的熔体中生长出了Ce:LN晶体.测试了晶体的晶格常数、红外光谱和居里温度.结果表明:随着[Li]/[Nb]比的增加,晶体仍为三方的LN晶体,且晶格常数和晶胞体积没有发生大的变化,v(OH-)振动峰的位置依次向长波方向移动,居里温度依次增加,结构缺陷减少.由于Ce和[Li]/[Nb]比的协同作用,[Li]/[Nb]比为1.100的Ce:LN晶体已接近化学计量比,[Li]/[Nb]比为0.850的Ce:LN晶体的居里温度近似等于纯LN晶体.利用二波耦合光路测试了晶体的衍射效率、写入时间和擦除时间,计算了晶体的光折变灵敏度及动态范围.测试了晶体的抗光致散射能力,结果表明:[Li]/[Nb]比越高的Ce:LN晶体的光折变性能越好.并分析了不同[Li]/[Nb]比Ce:LN晶体光折变性能增强的机理.     

近化学计量比掺镁铌酸锂晶体的抗光折变性能

应用气相传输平衡技术,我们获得了3种近化学计量比掺镁铌酸锂晶体,晶体的掺镁量接近我们以前提出的第二阈值.在我们实验室所能达到的最大光强26 MW/cm2照射下,在所有近化学计量比掺镁铌酸锂晶片中没有观察到光斑畸变,该光强比同成分铌酸锂晶体所能承受的光强高6个量级,为目前已报道的铌酸锂晶体之最.应用双光束全息写入法测得掺1.0 mol; Mg近化学计量比铌酸锂晶体的光折变饱和值仅有4.6×10-7,比同成分铌酸锂晶体小两个量级,从已有实验数据推测,该晶体的抗光折变能力应当比同成分铌酸锂晶体高9个量级以上.     

高温闪烁晶体Ce∶YAP的生长研究

Ce∶YAP晶体具有优良的闪烁性能,其主要特点是光产额大,衰减时间短,发射峰与光电倍增管的接收范围相匹配,在γ射线探测、核医学等方面有着广阔的应用前景.我们用提拉法生长了不同掺杂浓度的Ce∶YAP晶体,成功地解决了在生长过程中出现的晶体开裂及孪晶问题,并对晶体生长过程中的爬料、纯YAP晶体着色等现象作了讨论.X射线激发发射谱表明晶体的发射峰在388nm,吸收测试则显示晶体在254nm、366nm处有两个吸收峰.     

高温闪烁晶体Ce∶LSO的生长研究

Ce∶LSO晶体具有优良的闪烁性能,其主要特点是光产额大、发光衰减时间快、密度大、有效原子序数大、辐射长度短、发射峰与光电倍增管的接收范围相匹配,在γ射线探测方面有着广泛的应用.我们用提拉法生长了不同掺杂浓度的Ce∶LSO晶体,成功地解决了在生长过程中出现的晶体开裂及籽晶熔断问题,并对晶体生长过程中的表面重熔、晶体着色及Ce的偏析等现象作了讨论.荧光光谱分析表明晶体最大激发波长为353nm,发射峰由391nm和425nm处两个峰组成,吸收谱则显示晶体在209～370nm之间具有多个吸收峰.     

Cs2NaGdBr6∶Ce单晶生长及闪烁性能研究

Cs2NaGdBr6∶ Ce(CNGB∶ Ce)是新近发现的性能优异的闪烁晶体,本文用Bridgman法成功制备出尺寸达φ25×25 mm3的CNGB∶Ce单晶,并测试了CNGB∶Ce晶体的相关闪烁性能.荧光光谱和X射线激发发射光谱测试结果表明CNGB∶Ce晶体主要有两个发射峰,分别位于383 nm和418 nm附近,分别对应于Ce3+的5 d→4f12F5/2和5d→4f12F7/2跃迁发射.γ射线能谱测试表明CNGB∶Ce晶体的光输出约为LaBr3∶Ce晶体的2/3,在662 keV处的能量分辨率为6.2;,衰减时间为76 ns左右,这些特点使得CNGB∶Ce晶体有望成为实用化的新型闪烁晶体.     

In:Ce:Cu:LiNbO3晶体的生长及存储性能研究

在Ce∶Cu∶LiNbO3晶体中掺进In2O3,用CZ法首次生长In∶Ce∶Cu∶LiNbO3晶体.对晶体的抗光折变能力、红外光谱、指数增益系数、衍射效率和响应时间进行了测试,结果表明:In(3mol;)∶Ce∶Cu∶LiNbO3晶体的抗光折变能力比Ce∶Cu∶LiNbO3提高两个数量级,其OH-吸收峰由LiNbO3的3484 cm-1移到3508 cm-1,响应速度比Ce∶Cu∶LiNbO3晶体快三倍.对In∶Ce∶Cu∶LiNbO3晶体抗光折变能力提高的机理、红外光谱OH-吸收峰紫移的机理进行了研究.