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     

LiNbO_3:Fe晶体中光写入平面光波导的导光特性研究

从光折变效应的单中心模型和载流子的光伏迁移机理出发给出了高斯片光在LiNbO3:Fe晶体中导致的折射率变化分布的解析表达式 .利用片光以“三明治”辐照方式在LiNbO3:Fe晶体中写入了平面光波导结构 .用切片干涉法测量了波导区的折射率分布 ,并对波导进行了简单的导光测试 .根据射线方程以及波导的折射率分布对光写入波导的导光特性进行了模拟计算分析 .研究结果表明 ,在LiNbO3:Fe晶体中光写入光波导是可行的     

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     

低功率近红外光的偏振方向对光致折射率变化影响的实验研究

研究了利用低功率近红外光辐照In:Fe:LiNbO3晶体时写入光束的偏振方向对光致折射率变化(Δn)的影响.分别采用正常偏振(o光)和非常偏振(e光)的近红外细激光束,在In:Fe:LiNbO3晶体中进行了光折变实验.研究表明,两种偏振方向引起晶体的Δn实测曲线相似,但变化规律恰好相反,o光引起的折射率变化量约是e光的3倍左右.近红外光写入下两种偏振光束引起晶体的Δn分布规律都不同于可见光,尤其是e光辐照区域中心晶体的折射率升高.因此,通过选择不同偏振方向的近红外光可以在光折变晶体中制作不同折射率分布的非线性光学器件.     

LiNbO3:Fe晶体中光写入波导时折射率的变化规律

研究了利用光辐照法制作光折变波导时LiNbO3:Fe晶体中折射率变化的规律.分别采用波长为6328nm和532nm的寻常偏振和非常偏振的细激光束和片状激光束，在LiNbO3:Fe晶体中进行了写入波导实验.研究表明，制作波导的写入光宜采用寻常偏振光.在利用由光束辐照LiNbO3:Fe晶体形成的正折射率变化区域作为波导结构时，必须严格控制辐照时间.否则，由于长时间光辐照会带来较强的噪音栅以及折射率变化区域会发生扩展，而难以形成优 质波导.利用片光在“三明治”方式辐照下，以小曝光量制作波导时，可以避免噪音栅的 关键词： 光致折射率变化 光折变波导 光辐照法 LiNbO3:Fe晶体     

敏化光波长对(Fe,Ni):LiNbO3晶体全息记录性能的影响

分别采用514 nm绿光、488 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:Fe晶体中光写入平面光波导的导光特性研究

从光折变效应的单中心模型和载流子的光伏迁移机理出发给出了高斯片光在LiNbO3:Fe晶 体中导致的折射率变化分布的解析表达式.利用片光以“三明治”辐照方式在LiNbO3:Fe晶 体中写入了平面光波导结构.用切片干涉法测量了波导区的折射率分布，并对波导进行了简 单的导光测试.根据射线方程以及波导的折射率分布对光写入波导的导光特性进行了模拟计 算分析.研究结果表明，在LiNbO3:Fe晶体中光写入光波导是可行的. 关键词： LiNbO3:Fe晶体 光辐照法 平面光波导 导光特性 高斯片光     

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.     

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。     

Zn∶Fe∶LiNbO_3晶体四波混频效应的研究

报道了一种新掺杂铌酸锂晶体Ｚｎ∶Ｆｅ∶ＬｉＮｂＯ３，它具有优良的光折变四波混频性能，位相共轭反射率可达１００％。且与Ｆｅ∶ＬｉＮｂＯ３相比，抗光散射能力强，响应速度快。本文通过对高掺ＺｎＯ后晶体的抗光损伤能力和光电导值的测试分析，讨论了Ｚｎ∶Ｆｅ∶ＬｉＮｂＯ３晶体抗光散射和响应速度提高的机理。     

OH~- absorption and nonvolatile holographic storage properties in Mg:Ru:Fe:LiNbO_3 crystal as a function of Mg concentration

Mg:Ru:Fe:LiNbO3 crystals with various concentrations of MgO (in mole) and fixed content of RuO2 and Fe2O3 (in mass) are grown with the Czochralski method from the congruent melt. Their infrared transmission spectra are measured and discussed to investigate the defect structure. With the increase of Mg2+ concentration the blue nonvolatile holographic storage capability is enhanced. The nonvolatile holographic storage properties of dual-wavelength recording of Mg(7 mol%):Ru:Fe:LiNbO3 nonvolatile diffraction efficiency, response time, and nonvolatile sensitivity reach 59.8%, 70 s, and 1.04 cm/J, respectively. Comparing Mg(7 mol%):Ru:Fe:LiNbO3 with Ru:Fe:LiNbO3 crystal, the response time is shortened apparently. The nonvolatile diffraction efficiency and sensitivity are raised largely. The mechanism in blue photorefractive nonvolatile holographic storage is discussed.     

铜铁镁三掺铌酸锂晶体的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了Cu:Fe:Mg:LiNbO3晶体及对比组的电子结构和光学特性.研究显示,单掺铜或铁铌酸锂晶体的杂质能级分别由Cu 3d轨道或Fe 3d轨道贡献,禁带宽度分别为3.45和3.42 eV;铜、铁共掺铌酸锂晶体杂质能级由Cu和Fe的3d轨道共同贡献,禁带宽度为3.24 eV,吸收峰分别在3.01,2.53和1.36 eV处;Cu:Fe:Mg:LiNbO3晶体中Mg^2+浓度低于阈值或高于阈值(阈值约为6.0 mol%)的禁带宽度分别为2.89 eV或3.30 eV,吸收峰分别位于2.45 eV,1.89 eV或2.89 eV,2.59 eV,2.24 eV.Mg^2+浓度高于阈值,会使吸收边较低于阈值情况红移;并使得部分Fe^3+占Nb位,引起晶体场改变,从而改变吸收峰位置和强度.双光存储应用中可选取2.9 eV作为擦除光,2.5 eV作为读取和写入光,选取Mg^2+浓度达到阈值的三掺晶体在增加动态范围和灵敏度等参量以及优化再现图像的质量等方面更具优势.     

光折变Fe:LiNbO3晶体中质子与热激发电子之间的竞争

研究了Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ３晶体的光折变性能随晶体温度变化的动态性质,实验结果显示,质子与热激发电子之间存在着强烈的竞争,在较低的温度下（低于１２０℃）,在晶体光折变响应时间内,质子对晶体的光折变性能的很小,而电子的热激发速率Ｂ随晶体温度的变化将是影响晶体光折变性能的主要因素;而在较高温度时（高于１２０℃）,质子地迁移率的增大而开始显著地影响晶体的光折变性能。     

Fast photorefractive response in strongly reduced near-stoichiometric LiNbO(3) crystals

The photorefractive response time of LiNbO(3) crystal is of the order of minutes, and such a long response time limits the crystal's practical applications. We report the photorefractive properties of nominally pure near-stoichiometric LiNbO(3) crystal that is strongly reduced in vacuum. A short photorefractive response time of the order of 100 ms is measured at a wavelength of 514.5 nm, with incident light intensity of 1.6 W/cm (2) , and possible corresponding mechanisms are discussed. To our knowledge this is the first experimental evidence of a subsecond photorefractive response in pure LiNbO(3) crystals. The diffraction efficiency of a holographic grating written in this reduced crystal is low but can be enhanced by an externally applied electric field.     

掺镁铌酸锂晶体抗光损伤机理的研究

通过测试Mg(5mol%):LiNbO₃、Mg(4m0l%):LiNbO₃和LiNbO₃等晶体的光损伤阈值、红外透射光谱、倍频性能等,研究了Mg²⁺在Mg:LiNbO₃晶体中所处的状态以及高掺镁抗光损伤能力增强的机理。     

Nonvolatile photorefractive properties in triply doped stoichiometric Mg：Fe：Mn：LiTaO3 crystals

We have grown triply doped Mg:Fe:Mn:LiTaO3 crystals with near stoichiometry using the top seeded solution growth technique. The defect structure was investigated by infrared absorption spectra and Curie temperature. Using a blue laser as the source, excellent photorefractive properties were obtained. Nonvolatile holographic storage properties were investigated using the dual wavelength technique. We got a very high fixed diffraction efficiency and nonvolatile holographic storage sensitivity. The blue light has more than enough energy to excite holes of deep(Mn) and shallow(Fe) trap centers with the same phase, which enhance dramatically the blue photorefractive properties and the nonvolatile holographic storage. Mg2+ ion is no longer damage resistant at blue laser, but enhances photorefractive characteristics.     

Improved ultraviolet photorefractive properties of vanadium-doped lithium niobate crystals

A series of vanadium-doped lithium niobate (LN:V) crystals has been grown and their photorefractive properties were investigated. For 0.1 mol. % V-doped LiNbO(3), a fast photorefractive response of 160 ms was obtained with a 351 nm laser and a total light intensity of 583 mW/cm(2). The measurements of the x-ray photoelectron spectrum and electron paramagnetic resonance show that V(3+), V(4+), and V(5+) ions exist in these LN:V crystals. V(3+) and V(4+) ions correspond to the 420 and 475 nm absorption peaks, respectively. The fast photorefractive response and high sensitivity indicate that LN:V is a suitable candidate for UV photorefractive applications.