敏化光波长对(Fe,Ni)∶LiNbO_3晶体全息记录性能的影响

分别采用514 nm绿光4、88 nm蓝光和390 nm紫外光作为敏化光,633 nm红光作为记录光,详细研究了敏化光波长对氧化(Fe,Ni)∶LiNbO3晶体全息记录性能的影响。结果表明:随着敏化光波长的逐渐减小,氧化(Fe,Ni)∶LiNbO3晶体的非挥发全息记录性能逐渐优化,390 nm紫外光是这三种敏化光中最优的敏化光。考虑敏化光的吸收,为了在双中心全息记录中获得最优的性能,应当选择合适波长的敏化光:一方面短波长敏化光能有效地敏化深中心;另一方面短波长敏化光的吸收太强(如对光折变效应无用的基质吸收),不能沿厚度方向有效地敏化晶体,所以实际上需折衷考虑,并从理论上给予了解释。     

LiNbO3∶Cr∶Cu晶体吸收特性及非挥发全息存储研究

研究了LiNbO3∶Cr∶Cu晶体的吸收特性,发现LiNbO3∶Cr∶Cu（含0.14 wt.% Cr2O3 和 0.011 wt.% CuO）晶体存在两个明显的吸收峰,中心波长分别位于480 nm和660 nm; 随着Cr的含量逐渐减小,Cu的含量逐渐增大,短波段不存在明显吸收峰,掺Cr的含量越大,中心波长在660 nm处的吸收越大；633 nm红光虽然位于中心波长为660 nm的吸收峰内,但它无助于光折变过程.分别采用390 nm紫外光和488 nm蓝光作为敏化光,514 nm绿光作为记录光的记录方案,实现了非挥发全息记录,掺入适量的Cr( 比如NCr=2.795×1025 m－3,NCr/ NCu=1)有助于全息记录性能的提高.     

LiNbO_3∶Cr∶Cu晶体吸收特性及非挥发全息存储研究

研究了LiNbO3∶Cr∶Cu晶体的吸收特性,发现LiNbO3∶Cr∶Cu(含0.14wt.%Cr2O3和0.011wt.%CuO)晶体存在两个明显的吸收峰,中心波长分别位于480nm和660nm;随着Cr的含量逐渐减小,Cu的含量逐渐增大,短波段不存在明显吸收峰,掺Cr的含量越大,中心波长在660nm处的吸收越大;633nm红光虽然位于中心波长为660nm的吸收峰内,但它无助于光折变过程·分别采用390nm紫外光和488nm蓝光作为敏化光,514nm绿光作为记录光的记录方案,实现了非挥发全息记录,掺入适量的Cr(比如NCr=2.795×1025m-3,NCr/NCu=1)有助于全息记录性能的提高·     

连续光条件下对LiNbO3:Fe:Mn晶体全息存储性能的理论研究

以双中心模型为基础,在低光强连续光条件下研究了LiNbO3:Fe:Mn晶体在稳态情况下的非挥发双光双步全息存储性能.采用数值方法.通过比较双中心模型中深(Mn2 /Mn3 )、浅(Fe2 /Fe2 )能级之间所有可能的电子交换过程,发现由隧穿效应引起的深浅能级之间直接电子交换过程对LiNbO3:Fe:Mn晶体总的空间电荷场大小起着决定性的作用.同时.这一电子交换过程对晶体非挥发全息存储性能也起着至关重要的作用.此外.通过相同实验条件下LiNbO3:Fe:Mn晶体与近化学比LiNbO3:Fe晶体总的空间电荷场的比较,显示LiNbO3:Fe:Mn晶体在低抽运光和高记录光光强条件下有着比近化学比LiNbO3:Fe晶体更佳的伞息存储性能.     

双中心全息记录的矢量分析与记录方向优化

对描述双掺杂晶体非挥发性全息记录动力学过程的Kukhtarev方程进行了矢量分析,分析中考虑了体光生伏特效应和外加电场的作用。在小信号近似的基础上给出了双中心全息记录中记录与固定阶段空间电荷场的矢量解析解。在综合考虑空间电荷场的各向异性以及晶体有效电光系数的各向异性后,给出了双中心全息记录的优化记录方向。结果表明,对(Fe,Mn)∶LiNbO3晶体633nm寻常光记录,优化记录方向主要由有效电光系数决定,光栅波矢与光轴夹角为22°,方位角为30°;对(Fe,Mn)∶LiNbO3晶体633nm非寻常光记录,优化记录方向主要由固定空间电荷场决定,光栅波矢与光轴夹角为44°,方位角为90°。     

连续光条件下对LiNbO3∶Fe∶Mn晶体全息存储性能的理论研究

以双中心模型为基础,在低光强连续光条件下研究了LiNbO3∶Fe∶Mn晶体在稳态情况下的非挥发双光双步全息存储性能。采用数值方法,通过比较双中心模型中深(Mn2+/Mn3+)、浅(Fe2+/Fe3+)能级之间所有可能的电子交换过程,发现由隧穿效应引起的深浅能级之间直接电子交换过程对LiNbO3∶Fe∶Mn晶体总的空间电荷场大小起着决定性的作用。同时,这一电子交换过程对晶体非挥发全息存储性能也起着至关重要的作用。此外,通过相同实验条件下LiNbO3∶Fe∶Mn晶体与近化学比LiNbO3∶Fe晶体总的空间电荷场的比较,显示LiNbO3∶Fe∶Mn晶体在低抽运光和高记录光光强条件下有着比近化学比LiNbO3∶Fe晶体更佳的全息存储性能。     

双掺杂LiNbO3微观光学参量对衍射效率的影响

通过联立两中心带输运物质方程和双光束耦合波方程,建立了双掺杂LiNbO3晶体采用双色光(紫外敏化光和HeiNe记录光)实现非挥发性全息存储的动力学模型。理论上分析了深、浅两杂质中心的微观光学参量(包括敏化光的深中心和浅中心光激发系数、记录光的浅中心光激发系数以及深中心和浅中心的电子复合系数)对记录饱和衍射效率和固定衍射效率的影响。数值计算表明,在双掺杂LiNbO3晶体的非挥发性全息存储中,为了得到高的固定衍射效率,应该选择复合系数较大、记录光激发系数较高、敏化光激发系数较低的浅杂质中心以及敏化光激发系数较高、复合系数最佳的深杂质中心。     

(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体非挥发全息记录理论研究与优化

根据双中心带输运模型,对(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体双中心非挥发全息记录进行了理论研究与优化。推导了(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体的微观参量,采用数值方法通过严格求解模拟双中心带输运方程来模拟全息记录过程。分析了记录过程中,记录与敏化光强、Ce和Cu掺杂浓度以及晶体微观参量对(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体双中心全息记录的影响。发现(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体非挥发全息记录中实现高衍射效率与固定效率的主导因素是深中心Cu,在记录过程中,深中心Cu建立起了很强的空间电荷场。数值模拟的结果经过实验验证,最高饱和与固定衍射效率别为60.5%和53.8%。     

铟掺杂对Fe:LiNbO3晶体近红外光折变性能的影响

采用在Fe:LiNbO3中掺入了铟离子生长的双掺杂InFe:LiNbO3晶体,以波长为1064 nm的近红外会聚光束作为记录光源,通过数字观测装置,对比研究了铟离子掺入前后Fe:LiNbO3晶体和InFe:LiNbO3晶体的光折变性能。实验研究结果表明,铟离子掺入后晶体的光折变响应速度和抗光折变能力明显提高,饱和折射率变化量降低。初步分析认为,InFe:LiNbO3晶体光折变性能的增强是由于掺入的铟离子取代了部分光折变敏感中心,降低了光敏中心的数量,导致晶体光电导增大,响应时间随之缩短。     

（Ce，Cu）：LiNbO3晶体非挥发全息记录理论研究与优化

根据双中心带输运模型，对（Ce，Cu）：LiNbO3晶体双中心非挥发全息记录进行了理论研究与优化。推导了（Ce，Cu）：LiNbO3晶体的微观参量，采用数值方法通过严格求解模拟双中心带输运方程来模拟全息记录过程。分析了记录过程中，记录与敏化光强、Ce和Cu掺杂浓度以及晶体微观参量对（Ce，Cu）：LiNbO3晶体双中心全息记录的影响。发现（Ce，Cu）：LiNbO3晶体非挥发全息记录中实现高衍射效率与固定效率的主导因素是深中心Cu，在记录过程中，深中心Cu建立起了很强的空间电荷场。数值模拟的结果经过实验验证，最高饱和与固定衍射效率别为60．5％和53．8％。     

Effect of wavelength of sensitizing light on holographic storage properties in LiNbO3:Fe:Ni crystal

By sensitizing with 514 nm green light, 488 nm blue light and 390 nm ultraviolet light, respectively, recording with 633 nm red light, effect of wavelength of sensitizing light on holographic storage properties in LiNbO₃:Fe:Ni crystal is investigated in detail. It is shown that by shortening the wavelength of sensitizing light gradually, nonvolatile holographic recording properties of oxidized LiNbO₃:Fe:Ni crystal is optimized gradually, 390 nm ultraviolet light is the best as the sensitizing light. Considering the absorption of sensitizing light, to obtain the best performance in two-center holographic recording we must choose a sensitizing wavelength that is long enough to prevent unwanted absorptions (band-to-band, etc.) and short enough to result in efficient sensitization from the deep traps. So in practice a trade-off is always needed. Explanation is presented theoretically.     

Study of near-infrared nonvolatile two-center holographic recording in LiNbO3:Fe:Rh crystal

The near-infrared nonvolatile holographic recording has been realized in a doubly doped LiNbO₃:Fe:Rh crystal by the traditional two-center holographic recording scheme, for the first time. The recording performance of this crystal has been investigated by recording with 633 nm red light, 752 nm red light and 799 nm near-infrared light and sensitizing with 405 nm purple light. The experimental results show that, co-doped with Fe and Rh, the near-infrared absorption and the photovoltaic coefficient of shallow trap Fe are enhanced in this LiNbO₃:Fe:Rh crystal, compared with other doubly doped LiNbO₃ crystals such as LiNbO₃:Fe:Mn. It is also found that the sensitizing light intensity affects the near-infrared recording sensitivity in a different way than two-center holographic recording with shorter wavelength, and the origin of experimental results is analyzed.     

近化学配比LiNbO3晶体双色光全息记录的实验研究

实验用红光记录紫光敏化,研究了几种不同掺杂浓度和氧化还原状态的近化学配比铌酸锂晶体的双色全息记录特性,如其饱和衍射效率和记录灵敏度的变化规律。实验结果表明,晶体的饱和衍射效率随透射光强与紫外光强比值的增加先增加后减小,而记录灵敏度在不断减小。Mn含量相同时,Tb含量越高的晶体饱和衍射效率越高,而记录灵敏度越低。Tb含量相同时,含Mn比不含Mn的晶体的饱和衍射效率低,但记录灵敏度更高。还原晶体的饱和衍射效率和记录灵敏度均比氧化晶体高。记录光与敏化光的比值、掺杂浓度和氧化还原状态对晶体的全息特性产生影响。通过适当调整上述参数之间的关系,可对材料的全息记录特性进行优化。     

LiNbO3:Ru晶体的光折变特性研究

采用丘克拉斯基法生长了单掺杂的LiNbO3∶Ru晶体,并对其作氧化处理。实验研究了LiNbO3∶Ru晶体二波混频条件下光栅记录特性和波长的依赖关系;并且研究了氧化处理对其透射谱和光栅记录特性的影响。研究结果表明,LiNbO3∶Ru晶体的最佳记录波长为458 nm;氧化处理会增加LiNbO3∶Ru晶体对光的吸收,同时提高光栅记录的灵敏度和饱和衍射效率,表现了不同于LiNbO3∶Fe晶体的氧化态依赖特性。分析认为,LiNbO3∶Ru晶体的反常氧化态依赖特性可能是由于出现了电子通道效应的暗衰减机制,以及Ru存在多个价态所造成的。     

双掺杂铌酸锂晶体的第一性原理研究

本文利用第一性原理研究了 晶体、 晶体和 晶体的电子结构和光学性质。通过对电子结构的分析,发现杂质能级的深浅与掺杂元素原子序数有关。原子序数越大,杂质能级越深。通过对 晶体、 晶体和 晶体的吸收谱进行分析,并与单掺杂 晶体的吸收谱进行比较,发现双掺杂在可见光区域吸收率明显提高,约为单掺杂的3倍。 晶体分别在380nm和590nm处形成吸收峰, 晶体可见光区域吸收率比 以及 晶体高,分别在450nm附近和660nm附近出现吸收峰, 晶体在430nm到600nm之间区域都有较高的吸收率,并在770nm的长波范围有一小的吸收峰。计算结果与双色全息存储（双光子全息存储）所用记录光的波长相符。     

利用双载流子四陷阱模型解释Zn:Fe:LiNbO3晶体记录过程中的自擦除现象

比较了掺Fe量相同的两种晶体Fe:LiNbO3和Zn:Fe:LiNbO3的光折变性能，并且给出了Zn:Fe:LiNbO3晶体光电导和衍射效率与入射总光强的关系.在Zn:Fe:LiNbO3晶体二波耦合实验中观察到衍射效率随记录时间的增长先增加，达到饱和后又逐渐减小的自擦除现象，并采用光折变双载流子四陷阱模型对该现象加以解释. 在此基础上选择合适的曝光时序，利用角度复用技术在该晶体中进行体全息存储，并在同一点上存入30幅图像. 关键词： 双载流子四陷阱模型 自擦除 电子-空穴竞争 角度复用     

铟掺杂对Fe∶LiNbO3晶体近红外光折变性能的影响

采用在Fe∶LiNbO3中掺入了铟离子生长的双掺杂In∶Fe∶LiNbO3晶体,以波长为1064nm的近红外会聚光束作为记录光源,通过数字观测装置,对比研究了铟离子掺入前后Fe∶LiNbO3晶体和In∶Fe∶LiNbO3晶体的光折变性能。实验研究结果表明,铟离子掺入后晶体的光折变响应速度和抗光折变能力明显提高,饱和折射率变化量降低。初步分析认为,In∶Fe∶LiNbO3晶体光折变性能的增强是由于掺入的铟离子取代了部分光折变敏感中心,降低了光敏中心的数量,导致晶体光电导增大,响应时间随之缩短。     

利用双载流子四陷阱模型解释Zn:Fe:LiNbO_3晶体记录过程中的自擦除现象

比较了掺Fe量相同的两种晶体Fe :LiNbO3和Zn :Fe :LiNbO3的光折变性能 ,并且给出了Zn :Fe :LiNbO3晶体光电导和衍射效率与入射总光强的关系 .在Zn :Fe :LiNbO3晶体二波耦合实验中观察到衍射效率随记录时间的增长先增加 ,达到饱和后又逐渐减小的自擦除现象 ,并采用光折变双载流子四陷阱模型对该现象加以解释 .在此基础上选择合适的曝光时序 ,利用角度复用技术在该晶体中进行体全息存储 ,并在同一点上存入 30幅图像