铁电单晶(KxNa1-x)0.4(SryBa1-y)0.8Nb2O6的光学性质和线性电光效应

本文介绍铁电单晶(K_xNa_1-x)_0.4(Sr_yBa_1-y)_0.8Nb₂O₆的光学性质和线性电光效应的测量。实验结果表明,这种晶体具有较大的光学双折射,透光范围由4000?到5.6μm。晶体具有低的线性电光调制的半波电压,其电光调制价值指数n₀³·γ_c高达730×10 关键词：     

提拉法生长BGS(Bi_(12)Ge_xSi_(1-x)O_(20))系列低声速新单晶

用提拉法,生长了BGS(Bi_(12)Ge_xSi_(1-x)O_(20))系列中六种新的低声速单晶材料。晶体尺寸约为15×15×80mm~3。BGS系列单晶属等轴晶系,23点群,空间群是I23或I2_13二者之一,晶格常数为α≈10.11A。密度在9.20×10~3kg/m~3(BG)至9.30×10~3kg/m~3(BS)之间。(100)方向的纵波声速υ=3.7×10~3m/s,与BG单晶和BS单晶相近。     

Pb_(0.37)Ba_(0.63)Nb_2O_6晶体的线性电光效应

用干涉法首次测量了Pb_(0.37)Ba_(0.63)Nb_2O_6晶体的线性电光效应,结果为γ_(99)=70,γ_(13)=6.4,γ_(51)=-146×10~(-12)M/V.     

聚合物薄膜电光效应研究

介绍聚合物DR/PMMA薄膜材料做成光学法布里-珀罗腔结构,通过观察透射率随外加电场变化,以确定其非线性光学特性参量,在室温和575.0nm时的三阶极化率x~⑶(-ω;ω,0,0)=(5.3-i6.0)×10~((-11)_(θs.u))和二次电光系数R=-(8.5-i9.7)×10~(-19)m~2/V~2.     

LiGd(W_yMo_(1-y))_2O_(8-x/2)F_x∶Eu~(3+)红色荧光粉的制备和发光特性

采用高温固相法制备了LiGd(W_yMo_(1-y))_2O_(8-x/2)F_x∶0.4Eu~(3+)(x=0~1,y=0~1)系列白光LED用红色荧光粉。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、荧光光谱仪对荧光粉的形貌、结构、光学性能进行了表征。结果表明,Eu~(3+)、F-和WO_4~(2-)的掺杂没有改变LiGd(MoO_4)_2的四方晶系白钨矿结构;F~-和WO_4~(2-)最佳掺杂量分别为x=0.6,y=0.4。在396 nm激发下,LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6))_2O_(7.7)F_(0.6)∶0.4Eu~(3+)的发光强度比未掺杂样品提高了60%,量子效率可达66.23%。当温度升高至100℃时,样品的发射强度降为25℃时的76.6%。在460 nm激发下,样品的最强窄带发射峰位于617 nm处,归属于~5D_0→~7F_2跃迁,色坐标为(0.649 9,0.346 3)。5D0能级的荧光寿命曲线遵循单指数规律衰减,随着F-掺杂浓度的增加,5D0能级的荧光寿命不断增加,归因于低声子能量的F-掺入有效减小了能量的无辐射跃迁概率。所制备的LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6))_2O_(7.7)F_(0.6)∶0.4Eu~(3+)荧光粉有望应用于白光LED。     

弛豫铁电单晶0.93Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.07PbTiO3的电光性能研究

以波长为632.8 nm的He-Ne激光作为光源,研究了三方相弛豫铁电单晶0.93Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.07PbTiO3在室温下的折射率和线性电光性质.通过测量晶体的布儒斯特角,确定了单晶的两个主轴折射率:no=2.466,ne=2.488.利用改进的马赫-泽德尔干涉法测量了单晶的线性电光系数:r33=71 pm/V,r13=4 pm/V.计算得到有效电光系数rc=67 pm/V及半波电压Vπ=610 V.单晶优异的电光性能使其在激光调制与偏转领域有着巨大的应用潜力.     

K_5Bi(MoO_4)_4-Nd~(3+)晶体生长和光学性质

在化学计量的熔料里,用提拉法生长了K_5Bi_(0.9)Nd_(0.1)(MoO_4)_4和K_5Bi_(0.97)Nd_(0.03)(MoO_4)_4单晶。该晶体属于三方晶系,空间群为R3m,Z=1.5,晶胞常数为a=6.023A,c=20.887A(Nd_(0.1))。K_5Bi(MoO_4)_4-Nd~(3+)(3％或10％ Nd~(3+))晶体在室温下的吸收光谱包括有若干条吸收带,它们是稀土钕离子所特有的,Bi~(3+)取代Nd~(3+)并不影响激活离子。本文还给出晶体中相当于~4F_(3/2)→~4I_(13/2)和~4F_(3/2)→~4I_(11/2)跃迁的室温荧光光谱。     

电光与磁光效应的互补特性及其传感应用

研究了兼有电光效应和磁光效应的晶体内电光与磁光效应的互补特性及其传感应用. 在光强度调制条件下, 晶体中偏振光波的电光调制与磁光调制具有互相补偿的效果, 从而能够使输出光强度保持为一个固定值. 基于这种互补特性, 提出了一种利用单块闪烁锗酸铋(Bi₄Ge₃O₁₂, BGO)晶体的电光补偿型光学电流(磁场)传感器, 其光学传感单元由两个偏振器和一块平行四边形BGO晶体组成. 该晶体自身能够产生π/2的光学相位偏置, 同时兼用作电流传感和电光补偿元件, 通过控制BGO晶体的外加电压, 能够实时补偿被测电流(磁场)变化引起的磁光旋转角和输出光强度的变化, 从而实现电流(磁场)的闭环光学测量. 实验测量了5.0 A范围内的工频交流电流, 所需要的电光补偿电压约为21.2 V/A, 补偿电压与被测电流之间具有良好的线性关系, 其非线性误差低于1.7%.     

利用石英晶体的线性电光和电致旋光强度调制

提出并实验研究了利用石英晶体自身特性产生光学偏置的线性电光调制器。利用某些电光晶体的自然旋光性和自然双折射,并合理设计晶体尺寸及其晶轴与光传播方向之间的夹角,可以提供所需要的光学偏置以实现大动态范围的线性电光调制。对于兼有电光和电致旋光效应的晶体,例如石英晶体,应考虑综合利用这两种效应对电光调制的贡献。实验研究了一块石英晶体的电光强度调制特性,在27V～4.5kV工频调制电压范围内,调制输出信号与调制电压之间的线性相关系数大于0.9999。     

旋光-电光晶体的电光调制特性及π-电压

分析旋光-电光晶体的电光相位以及强度调制特性,并定义晶体的π-电压。对于具有旋光性的电光晶体,以往半波电压的概念不能准确描述其电光偏振、强度调制的周期性,因而引入π-电压这一概念,并将其定义为此类晶体的椭圆双折射相位延迟变化量等于π时所需要的调制电压。对于置于两个偏振器之间的旋光-电光晶体强度调制器,旋光性可以为电光强度调制提供光学偏置,但调制光强度是调制电压的偶函数,只有当检偏器的主透光方向平行或垂直于晶体出射线偏振光波的偏振方向时,才能实现完全的电光开关。当将此类晶体用于电光开关时,可定义能够实现完全开关状态转换所需要的最大调制电压为开关电压。通过实验测量了一块尺寸为6 mm×4 mm×2.9 mm的硅酸铋(Bi_(12)SiO_(20))晶体的π/4-电压,对于635 nm的光波长,π/4-电压约为3 kV。对于具有旋光性的弹光调制器,可以引入π-应力和π-应变的概念。     

用不变本征算符法求晶面吸附原子的振动模

晶体表面的扩散和缺陷对晶体振动模式的影响是表面物理学研究的一个重要和基本的课题.晶格振动的频率对应于系统的能带.由于晶格中原子的振动不是孤立的,并且晶格具有周期性,所以在晶体中形成格波.格波代表晶体中所有原子都参与的频率相同的振动,又常称为一种振动模.本文讨论在表面吸附位势系数β_0与晶体内部原子的周期位势系数β不同的情况下,晶体表面吸附一个质量为m_0(与晶格原子质量m不同)的原子以后晶格的振动模.采用不变本征算符方法,严格地导出此振动模为ω=((2β(1-coshα))/(hm))~(1/2),其中α=ln[-(mβ_0+m_0(-2β+β_0)+(β_0)~(1/2)((-4mm_0β+(m+m_0)~2β_0))~(1/2)/2m_0β].此结果表明,ω不但取决于吸附位势与吸附原子的质量,也与晶格原子的质量与内位势有关.     

双横向电光克尔效应

理论分析了克尔(Kerr)介质在两个横向电场作用下的电光调制特性.并由此确定了具有双横向电光克尔效应的光学材料种类.采用折射率椭球方法分析可知,各向同性克尔介质和一些晶体在横向外加电场作用下,其电光相位延迟与外加电场幅值的平方成正比,与电场方向无关;而其电光双折射主轴方位角与外加电场的方向角成正比,与电场幅值无关,称这种电光调制特性为双横向电光克尔效应.理论分析结果表明,排除兼有泡克耳斯(Pockels)效应和电致旋光效应的材料,立方晶系432,m3m点群和六角晶系6/mmm点群的晶体以及所有各向同性光学介质具有双横向电光克尔效应.目前已有克尔常数较大的陶瓷玻璃材料研制成功,将有力地促进双横向电光效应在光学各领域中的广泛应用.     

直视式合成孔径激光成像雷达电控抛物波面扫描器

研制了直视式合成孔径激光成像雷达(SAIL)电控抛物波面扫描器,该扫描器由线性相位调制的电光晶体和柱面镜构成,其中电光晶体采用4个三角形电极施加电场实现线性相位调制,具有体积小、响应速度快等优点。实验测试表明该直视式SAIL电控抛物波面扫描器获得了与理论吻合的抛物波面相位,扫描准确可控,很好地验证了该扫描器在直视式合成孔径激光成像雷达应用的有效性。     

ZnTe晶体中光学整流产生的THz辐射及其电光探测研究

借助抽运-探测技术研究了ZnTe晶体中光学整流产生的太赫兹(THz)辐射，利用ZnTe晶体的线性电光效应探测THz辐射场分布，观察到了较窄(约为0.2 ps)的THz场分布及相应较宽(响应超过4 THz，半峰宽约为2.4 THz)的THz频谱，并运用琼斯矩阵对实验结果进行了理论拟合. 研究了飞秒激光脉冲波长(750—850 nm)、脉冲宽度(56—225 fs)和晶体旋转与THz辐射产生的关系. 同时改变探测光偏振方向进行偏振调制，并从理论上分析了偏振调制对THz辐射探测的影响. 关键词： THz辐射 光学整流 电光探测 ZnTe     

基于A~2Π_(1/2)←X~2Σ_(1/2)跃迁的CaH分子激光冷却光谱理论研究

冷分子是当下物理学的前沿领域和热点研究方向之一,早在2004年就有科学家提出将CaH分子作为激光冷却与磁光囚禁的候选分子.本文首先用三种方法(莫尔斯势法、闭合近似法和RKR反演法)计算CaH分子的弗兰克-康登因子,证实了CaH的X~2∑_(1/2)态和A~2∏_(1/2)态之间具有高度对角化的弗兰克-康登因子矩阵.随后,采用有效哈密顿量的方法研究了基态X~2∑_(1/2)的超精细能级结构和A~2∏_(1/2) (J=1/2,+)←X~2∑_(1/2) (N=1,-)跃迁的超精细跃迁分支比,并提出可同时覆盖超精细能级的边带调制方案.最后,为探究CaH分子磁光囚禁的相关性质,计算了|X,N=1,-态的塞曼效应和J混合下的朗德g因子.以上工作不仅证明了激光冷却和磁光囚禁CaH分子的可行性,而且对天体物理学中的光谱分析、超冷分子碰撞以及探索基本对称性破缺等基础物理学的相关研究也具有一定的参考意义.     

Er~(3+)掺杂Na_5Lu_9F_(32)单晶体的红外光学特性

采用坩埚下降法成功地生长了Er~(3+)离子掺杂的Na_5Lu_9F_(32)(NLF)单晶体。测定了单晶体在400~2 500nm波段的吸收光谱与2.5~25μm红外波段的透过光谱。Na_5Lu_9F_(32)单晶体在400~7 150 nm宽波段范围具有好的光学透过性,在该波段的透过率达到90%。在透过光谱中几乎观察不到2.7μm中红外波段的吸收,说明单晶体中OH~-离子的含量极低。根据测定的吸收光谱,通过Judd-Ofelt理论计算了Er~(3+)在单晶体中的光学强度参数Ω_t(Ω_2=2.08,Ω_4=2.07,Ω_6=0.75),以及相应的辐射跃迁速率、荧光分支比和荧光寿命。根据Futchbauer-Ladenburg公式估算了样品的发射截面大约分别为1.42×10~(-20)cm~2(~4I_(13/2)→~4I_(15/2))和1.66×10~(-20)cm~2(~4I_(11/2)→~4I_(13/2))。在980 nm半导体激光器(LD)激发下,研究了单晶体的近红外1.5μm与中红外2.7μm的发射光谱特性。     

KTiOPO_4晶体全部电光系数的测量

用干涉法测量了KriOPO_4晶体的全部电光系数。结果为γ_(13)=7.9,γ_(23)=11.3,γ_(35)=22.7,γ_(51)=10.6,γ_(42)=6.2(×10~(-10)cm/V)。     

First-principles study of the (Cu_xNi_(1-x))_3 Sn precipitations with different structures in Cu–Ni–Sn alloys

The structural parameters, the formation energies, and the elastic and thermodynamic properties of the(Cu_xNi_(1-x))_3Sn phase with different structures are studied by the virtual crystal approximation(VCA) and super-cell(SC) methods. The lattice constants, formation energies, and elastic constants obtained by SC and VCA are generally consistent with each other. It can be inferred that the VCA method is suitable for(Cu_xNi_(1-x))_3Sn ordered phase calculation. The calculated results show that the equilibrium structures of Cu_3Sn and Ni_3Sn are D0 a and D0_(19) respectively.(Cu_xNi_(1-x))_3Sn-D0_3 with various components are the metastable phase at temperature of 0 K, just as D0_(22) and L1_2. With the temperature increase,the free energy of the D0_3 is lower than those of D0_(22) and L1_2, and D0_(22) and L1_2 eventually turn into D0_3 in the aging process. The(Cu_xNi_(1-x))_3Sn-D0_(22) is first precipitated in a solid solution because its structure and cell volume are most similar to those of a solid solution matrix. The L1_2 and the D0_(22) possess better mechanical stability than the D0_3. Also,they may play a more important role in the strengthening of Cu–Ni–Sn alloys. This study is valuable for further research on Cu–Ni–Sn alloys.     

Na(3P)+Na(3P)→Na(4F)+Na(3S)碰撞激发能量转移截面

利用激光(调离NaD_2线±20GHz)激发钠蒸汽,测量Na(3P)+Na(3P)→Na(4F)+Na(3S)的碰撞激发转移截面。因4F→3D的荧光位于红外(1.84μm),故检测3~2D_(3/2)→3~2P_(1/2)(818.3nm)和3~2D→3~2P_(3/2)(819.5nm)级联荧光信号。通过测量激光频率的Rayleigh散射光,直接D_2线荧光和敏化D_1线荧光分布,确定了钠原子密度,定出了有效辐射俘获衰变率Γ_(D_1)~e,Γ_(D_2)~e。结合激光功率吸收率的测量得到了Na(3P)的密度,从而给出转移截面σ(4F)=37A~2(±33％)。与其他作者的实验结果和理论值作了比较,进行了讨论。     

晶体的双参量调制及其应用

利用折射率椭球分析法,分析了某些具有多重光学效应的光学晶体在两个外场同时作用下的一些特有调制规律.结果表明,当晶体的折射率椭球方程的三个交叉项中只有一项x1x2不为零时,可以得到其外场诱导新主轴折射率及其主轴取向的简单计算式.据此可以揭示出某些晶体在两个外加电场同时作用下将具有双横向电光Pockels效应,例如ˉ6点群的电光晶体.但一般晶体在双横向应力作用下不具有与双横向电光效应类似的调制特性,其弹光双折射大小与其应力差成正比,其双折射主轴方向一般为固定值.在相互垂直的外加应力和电场同时作用下,某些晶体(例如ˉ43m点群晶体)的双折射大小与外加应力和外加电场的加权几何平均值成正比,且新折射率主轴旋转角由外加应力和外加电场的比值来确定.晶体的上述双参量调制特性对设计新型光学调制器或传感器具有重要指导意义.