双掺杂近化学计量比铌酸锂晶体的全息光学特性研究

在LiNbO3中掺入0.2 mol% MnO和0.1 mol% Fe2O3,采用顶部籽晶法生长了双掺杂近化学计量比铌酸锂晶体.紫外吸收测试结果表明,晶体成分趋近于化学计量比.采用二波耦合光路测试了晶体的光折变性能.晶体的指数增益系数达到28 cm-1,衍射效率为68.3%,响应时间为亚秒级.利用晶体进行了体全息存储实验,实验结果显示,双掺杂近化学计量比晶体的图像存储质量明显好于相同掺杂的同成分晶体,记录速度较同成分晶体提高了二个数量级.     

双掺杂近化学计量比铌酸锂晶体的全息光学特性研究

在LiNbO3中掺入0.2 mol％ MnO和0.1 mol％ Fe2O3,采用顶部籽晶法生长了双掺杂近化学计量比铌酸锂晶体.紫外吸收测试结果表明,晶体成分趋近于化学计量比.采用二波耦合光路测试了晶体的光折变性能.晶体的指数增益系数达到28 cm－1,衍射效率为68.3％,响应时间为亚秒级.利用晶体进行了体全息存储实验,实验结果显示,双掺杂近化学计量比晶体的图像存储质量明显好于相同掺杂的同成分晶体,记录速度较同成分晶体提高了二个数量级.     

近化学计量比双掺铁锰铌酸锂晶体紫外光致吸收特性的研究

研究了不同锂含量的双掺铁锰铌酸锂晶体的紫外光致吸收特性,结果表明,同成分晶体的紫外光致吸收系数较低,随着锂含量的增加,晶体的紫外光致吸收系数逐渐增大,当晶体中的锂含量达到49.57mol%附近时,紫外光致吸收系数达到最大值4.20 cm-1,进一步增加晶体中的锂含量,饱和光致吸收系数开始下降。在此基础上,提出了近化学计量比双掺铁锰铌酸锂晶体的双色非挥发全息存储的三中心模型,即随着晶体锂含量的增加,双掺铁锰晶体的光折变中心除了Fe2+/Fe3+,Mn2+/Mn3+外,还将增加双极化子/小极化子中心。     

掺杂对铌酸锂晶体非挥发全息存储性能的影响

通过研究掺镁、掺锌和掺铟同成分铌酸锂晶体的紫外-红光双色全息存储性能,发现双色记录响应时间均比单色记录时明显缩短,最多的可减小3个数量级;双色记录灵敏度大幅度提高,在掺镁5 mol.%的晶体中可达到11 cm/J.在掺杂浓度超过抗光损伤阈值的铌酸锂晶体中,均可实现非挥发全息存储.但是,在掺镁、锌样品中,深、浅能级中心上的光栅反相,而在掺铟样品中则表现为同相.这是由于掺杂离子的种类不同,在铌酸锂晶体中形成的缺陷中心也不同所引起的. 关键词： 掺杂 铌酸锂晶体 非挥发 全息存储     

静电染色法在铌酸锂晶体铁电性显示中的应用

我们应用静电复印油墨将铌酸锂铁电畴染色(静电染色法)显示,并扩展到铌酸锂晶体光铁电性的显示,包括单畴铌酸锂光折变区电场电荷分布、单畴掺铁铌酸锂晶体表面电击穿效应和单畴掺铁铌酸锂晶体存储的全息衍射光栅图象的显示等. 上述光铁电性显示图象,与使用其他实验手段所得到的     

Ce∶KNSBN晶体两波耦合中的光扇效应

采用两波耦合非同时读出实验装置 ,测量了掺铈钾钠铌酸锶钡 (Ce∶KNSBN)晶体两波耦合过程中的信号光和抽运光非同时打开条件下两波耦合增益的时间变化规律 ,讨论了光扇的入射光强阈值及光扇效应对两波耦合动态过程的影响。结果表明 :6 32 .8nmHe Ne激光在Ce∶KNSBN晶体中写入体光栅时 ,光扇效应存在明显的写入光强阈值特性 ,当入射光强大于 30mW /cm2 时 ,才存在强烈的光扇效应。利用修正耦合波方程对Ce∶KNSBN晶体中的两波耦合动态过程、增益随着信号光和抽运光打开时间间隔Δt的变化进行了模拟计算 ,理论模拟结果与实验测量结果基本一致     

Ce:KNSBN晶体两波耦合中的光扇效应

采用两波耦合非同时读出实验装置,测量了掺铈钾钠铌酸锶钡(Ce：KNSBN)晶体两波耦合过程中的信号光和抽运光非同时打开条件下两波耦合增益的时间变化规律,讨论了光扇的入射光强阈值及光扇效应对两波耦合动态过程的影响。结果表明：632.8 nm He-Ne激光在Ce：KNSBN晶体中写入体光栅时,光扇效应存在明显的写入光强阈值特性,当入射光强大于30mW／cm^2时才存在强烈的光扇效应。利用修正耦合波方程对Ce：KNSBN晶体中的两波耦合动态过程、增益随着信号光和抽运光打开时间间隔△t的变化进行了模拟计算,理论模拟结果与实验测量结果基本一致。     

掺杂的铌酸钾钠锶钡晶体的二波耦合增益系数的研究

对多种掺杂的铌酸钾钠锶钡(KNSBN)单晶样品进行了二波耦合测量,着重研究了二波耦合中各样品的增益系数Γ与两光束入射夹角2θ的关系,以及Γ与光强I的关系。用光折变理论公式拟合Γ-2θ关系的实验结果,求得不同样品的有效光折变电荷密度、有效电光系数和电子-空穴对抗率等参数值。采用一种模型,推导出测定与光强有关的增益系数的解析表达式,并应用于Γ-I关系的实验结果分析。测量结果显示,一些掺杂的KNSBN晶体具有很大的Γ值(>15cm^-1)。     

BaTiO3晶体自抽运相位共轭特性研究

研究了多种Rh:BaTiO3和Ce:BaTiO3晶体样品的受激背向光折变散射自抽运相位共轭特性和响应时间特性.结果表明,入射光与晶体a面或b面法线的夹角较大时,自抽运相位共轭光有更高的反射率、更快响应时间.利用前向二波耦合特性和相向二波耦合特性对实验现象给予合理的解释.实验结果表明,多数Ce:BaTiO3晶体比Rh:BaTiO3晶体的共轭光反射率高.     

KNbO3:Fe晶体的最佳二波耦合

本文在分析光折变晶体KNbO3:Fe的最佳二波耦合条件的基础上,通过计算和实验研究了晶体KNbO3:Fe的二波耦合增益系数Γ与两光束的夹角2θ、光栅矢量的取向β及不同电光系数r51或r42的关系,获得了在特定掺杂浓度N～1016cm-3条件下KNbO3:Fe晶体的最佳二波耦合条件为:θm～4°-8°并且βm～45°.     

Influence of post-growth treatment on the optical properties of In:Ce:Cu:LiNbO3 crystals

Congruent In (3 mol%):Ce:Cu:LiNbO₃ crystals have been grown by the Czochralski method in air. Some crystal samples were reduced in Li₂CO₃ power, and others were oxidized in Nb₂O₅ power. The structure of crystals was studied by an infrared transmittance spectrum. The resistance ability to optical damage and the photorefractive properties were measured by light-induced scattering experiments and two-beam coupling, respectively. It has been found that the reduction treatment increased the photoconductivity , which resulted in decreased erasure time and diffraction efficiency, but higher light-induced scattering resistance ability. The oxidation treatment caused the inverse affect. Finally, the nonvolatile holographic recording in In:Ce:Cu:LiNbO3 crystals is realized.     

掺杂光折变LiNbO3晶体光伏效应特性

用前向二波耦合实验方法，对几种掺杂的LiNbO3晶体的光折变性质中出现的光伏现象进行了研究。在双掺杂的Ce：Fe：LiNbO3晶体中得到强纵向光伏效应，该效应可以对衍射效率产生59．7％的调制；在单掺杂的Ce：LiNbO3和Zn：LiNbO3等晶体中，得到由横向光伏效应产生的偏振态记录光栅。     

Ce：Fe：LiNbO3晶体的全息存储和相位共轭特性的研究

本文用提拉法从熔体中生长了Ce:Fe:LiNbO_3晶体,并采用二波混合和简并四波混合方法研究和测试了晶体的全息衍射效率和相位共轭反射率.以Ce:Fe:LiNbO_3晶体作为存储元件和相位共轭镜,实现了光学实时全息关联存储.     

Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体位相共轭性能和全息关联存储

在同成分LiNbO3中,掺入ZnO的摩尔分数分别为1%、3%、5%、7%和9%,掺入（质量分数）0.03% MnCO3和0.08%Fe2O3,采用提拉法生长了优质Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体.测试Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体的OH-红外吸收光谱,抗光损伤能力和位相共轭性能.Zn离子浓度在7%和9%时,OH-吸收峰移到3 528 cm－1,讨论OH-吸收峰移动机理.随着Zn离子浓度增加,抗光损伤能力增加.Zn离子浓度增加到7%,达到阈值.Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体抗光损伤能力比LiNbO3晶体高二个数量级,研究高掺锌Mn∶Fe∶LiNbO3晶体抗光损伤增强机理.随着Zn离子浓度增加,Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体位相共轭反射率降低,位相共轭响应速度增加.Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体位相共轭镜消除了光波的位相畸变.以Zn∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体作存储介质进行全息关联存储实验.讨论全息关联存储的工作原理.以原图象的25%和50%进行寻址,在输出平面上接收到较完整的存储图象.     

Photorefractive properties for holographic application of Ce:Fe:LiNbO3 crystals with various [Li]/[Nb] ratios

Ce:Fe:LiNbO₃ crystals with various [Li]/[Nb] ratios were grown by the Czochralski method from melts having compositions varying between 48.6 and 58 mol% Li₂O. The Ce, Li and Nb concentrations in the grown Ce:Fe:LiNbO₃ crystals were analyzed by the inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES). It was found that as the [Li]/[Nb] ratio increases in the melt, the [Li]/[Nb] ratio in the crystal and the distribution coefficients of Ce ions increase also. The photorefractive properties of the Ce:Fe:LiNbO₃ crystals were experimentally studied by the two-wave coupling method. The results show that as the [Li]/[Nb] ratio increases, the dynamic range decreases, but the photorefractive sensitivity and the signal-to-noise ratio improve. In a coherent volume 0.192 cm³ of a Ce:Fe:LiNbO₃ crystal with [Li]/[Nb] ratio of 1.2, 3800 holograms with 800×600 pixels have been successfully multiplexed in a compact volume holographic data storage system.     

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.     

双光子光折变晶体串联回路中独立全息屏蔽空间孤子对

为了得到双光子独立全息屏蔽空间孤子对的结果,基于光折变晶体中的两波耦合和双光子光折变效应,证明在由两块双光子光折变晶体和一个电压源通过导线连接组成的串联回路中存在全息亮(暗)屏蔽孤子。每块晶体中能支持一个全息屏蔽孤子,这两个孤子称为双光子独立全息屏蔽孤子对,有明-明、暗-暗和明-暗三种类型。数值计算结果表明,在光束的空间展宽远小于晶体宽度的极限条件下,孤子对中的两孤子通过光电流和相互耦合能影响到这些孤子的空间包络和动态演化特性。     

近化学计量比Ce∶Mn∶LiNbO3晶体光折变性能研究

在LiNbO3中掺进0.015mass%MnCO3和 0.1mass%CeO2,以Czchralski法生长Li/Nb比为1.38的近化学计量比Ce∶Mn∶LiNbO3(Ce∶Mn∶SLN)晶体和Li/Nb比为0.946的同成分Ce∶Mn∶LiNbO3(Ce∶Mn∶CLN)晶体.测试了晶体的红外光谱和紫外可见吸收光谱,讨论了Ce∶Mn∶SLN晶体OH－吸收峰和吸收边移动机理.利用二波耦合光路测试了晶体的指数增益系数,Ce∶Mn∶SLN晶体指数增益系数Γ达到27 cm2－.同时,研究了Ce∶Mn∶SLN指数增益系数提高的机理.     

体全息存储系统中光折变晶体动态范围的理论研究

基于晶体中线性偏振波的耦合波理论以及光折变效应的能带传输模型，求出了体全息存储系统中光折变晶体动态范围的解析表达式。以ＬｉＮｂＯ３：Ｆｅ和ＢａＴｉＯ３晶体为例，讨论了读写光束与晶体作用的几何结构形式，晶体掺杂量大小及其氧化还原状态等因素对动态范围的影响。研究发现，对两种晶体来说，掺杂浓度越大，氧化程度越深，则可获得的动态范围越大。