铌锌酸铅-钛酸铅单晶的生长及性能

本文系统地研究了(1-x)Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃(PZN-PT)单晶的光学透过率与结晶取向和组分的关系,发现四方相单晶的透过率明显大于三方相和准同型相界(MPB)。[001]方向极化的四方相PZN-12%PT单晶在0.5~5.8 μm的波段范围内,未镀增透膜的晶片透过率约为65%;准同型相界处PZN-8%PT单晶沿[011]方向极化的单晶透过率高于[001]和[111]方向。随着PT含量变高,单晶带隙逐渐变小。本文中还测量不同组分单晶的折射率,和大多数ABO₃型钙钛矿结构化合物相似,PZN-PT单晶的折射率较大,随着波长的减小其值迅速增大。晶体的色散现象明显,拟合得出各组分晶体的色散方程。利用塞纳蒙补偿法和双光束干涉法测量了电光系数,PZN-PT单晶的电光系数较大,在准同型相界附近其值达到极大,[001]方向极化PZN-8%PT单晶有效电光系数为460 pm/V,比广泛应用的铌酸锂高出20倍。四方相PZN-12%PT单晶有效电光系数为138 pm/V,在20~80 ℃范围内其值变化不大。良好的透光性能和优异的电光性质,使PZN-PT单晶可以满足高速低功耗电光器件的要求。     

不同数值孔径下调控矢量光束聚焦场的反向构建

根据电磁辐射理论和矢量光场积分理论,研究了矢量光束聚焦场特性与聚焦透镜数值孔径之间的关系。在透镜焦场区设定电偶极子阵列和磁偶极子阵列,收集其辐射场并反向聚焦,通过调控与优化偶极子阵列参数,反演不同数值孔径透镜下的聚焦光场,获得了聚焦光针场、三维衍射受限光管场随透镜数值孔径的变化规律。研究结果表明,随着数值孔径的减小,光针场的纵向分量纯度、边缘斜率以及光针长度递减,半峰全宽递增,光管场依旧保持纯方位角偏振分布,且中空区域的半峰全宽递增。研究结果对在不同数值孔径下矢量光束聚焦的应用研究具有重要意义。     

四方相铌镁酸铅-钛酸铅单晶的声光特性研究

准同型相界附近的弛豫铁电单晶体具有较大的压电效应,因而得到了广泛地研究.一般而言,具有较大铁弹响应的材料也具有较高的声光效应.尤其是大的晶格参数变化和应力所致相变可以同时产生大的折射率变化,二者可以同时提高声光效应.本文在马赫-曾德尔干涉光路中对晶体样品施加单轴应力,测量得到了0.65Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.35PbTiO3(0.65PMN-0.35PT)单晶的声光系数π.研究结果表明,该单晶表现出了极高的声光系数,例如,π33达到了15.2×10-12 m2/N.这些研究结果表明,弛豫铁电单晶是激光束偏转器和声光调制器的优选材料.     

基于铈钆共掺杂YAG单晶荧光片的高光效白光LED

为了满足高功率白光发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)对荧光体的高性能要求,对白光LED用Cex Gd:YAG单晶荧光材料的制备和光学、电学、热学特性进行了研究.采用提拉法生长了CexGd:YAG(x=0.02,0.04,0.06,0.08)单晶,并借助于X射线衍射(XRD)、吸收光谱、发射光谱等对晶体的光谱特性进行了表征,同时也测试分析了相对荧光强度随温度的变化关系、基于不同Ce3+浓度Cex Gd:YAG单晶的白光LED性能参数.结果表明Cex Gd:YAG单晶在450 nm的蓝光激发下,产生一个500～650 nm的宽峰发射,在100℃高温下,其荧光光强比商用荧光体粉末高出10;.当Ce3+浓度为6;时,采用Cex Gd:YAG单晶荧光片的白光LED光效高达153 lm/W,是Ce:YAG和树脂荧光材料白光LED的两倍多.Cex Gd:YAG单晶荧光片,具有更高更稳定的荧光光强,制作的白光LED光效有明显提升,有望成为新型的商用荧光体.     

基于可调谐复振幅滤波器的超长焦深矢量光场

根据矢量光场衍射积分理论和离散复振幅光瞳滤波原理, 通过一种由双λ/2波片和离散复振幅滤波器组成的可调谐复振幅滤波器, 研究了大数值孔径下超长焦深聚焦矢量光场的构建与调控. 给出了一个六环带区的离散复振幅滤波器, 对入射光场的偏振态、振幅滤波和相位滤波三者进行同步优化, 获得了焦深接近10λ的三维平顶光场; 通过调控双λ/2波片夹角来改变聚焦光场的矢量化结构, 使之在光针场、平顶光场、光管场及中间结构光场之间交替变化. 研究结果揭示了入射光场矢量化结构演化与聚焦光场矢量化结构变换之间的关系, 解决了获取动态的、可调控的超长焦深聚焦光场的问题. 两种基本的聚焦光场光针场、光管场的独自使用或三维平顶光场的调和使用, 将会在光学显微、光学微纳操控以及光学精细加工领域获得重要应用.     

基于矢量光场的TeO2晶体旋光特性研究

矢量光场在其传输和与物质相互作用过程中,光场状态的时空演化区别于传统偏振光,具有独特的矢量化特征。研究了晶体二氧化碲（TeO₂）对于径向偏振矢量光场的调控特征,通过斯托克斯参量的测量,分析了3个晶体样品的偏振态演化规律,揭示了TeO₂晶体的旋光特性,表明其可以起到和双λ/2波片相同的偏振调控效果。研究结果有助于理解矢量光场在双折射晶体中的传输特性,促进矢量光场相关晶体器件的设计与应用。     

Gd3(Al,Ga)5O12:Ce闪烁晶体缺陷对其发光性能的影响

新型闪烁晶体Gd₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce(GAGG:Ce)在制备过程中易出现包裹体及反格位缺陷等问题,严重影响晶体的性能.为了抑制这些缺陷以得到大尺寸高质量的GAGG:Ce晶体,本文以Gd₃(Al,Ga)₅O₁₂为基质、Ce3+为掺杂离子,采用提拉法生长得到了GAGG:Ce晶体,并对不同晶体部位的物相结构、微区成分、透光性质、发光及时间性能进行了测试和对比分析.结果表明,GAGG:Ce晶体的透过谱中存在340和440 nm两处Ce³⁺特征吸收带,且位于550 nm处的直线透过率为82%.晶体尾部因杂相包裹体等宏观缺陷的影响,导致其透过率下降至70%左右.微区成分分析进一步表明GAGG:Ce晶体中存在三种类型的包裹体,分别为富Gd相、富Ce相及(Al,Ga)₂O₃相.GAGG:Ce晶体的X射线激发发射谱中在550 nm附近存在Ce³⁺宽发射带,且380 nm处还存在GdAl/Ga反格位缺陷引起的发射.晶体中存在的杂相包裹体及GdAl/Ga反格位缺陷等因素导致Ce³⁺在GAGG基质的发光强度下降12.5%;GdAl/Ga反格位离子与近邻Ce的隧穿效应使得GAGG:Ce晶体的衰减时间由117.7 ns延长至121.9 ns,且慢分量比例由16%增加至17.2%.     

基于最优化线性波数光谱仪的谱域光学相干层析成像系统

相比传统光谱仪,基于线性波数光谱仪的谱域光学相干层析(OCT)无需对非线性波数干涉光谱数据进行重采样和插值,可大大减少数据计算量并提高成像灵敏度.通过模拟计算干涉光谱信号和点扩散函数,以点扩散函数半峰全宽值的倒数作为评价准则,可以优化包括色散棱镜材料的折射率、顶角角度以及衍射光栅和色散棱镜之间旋转角角度的线性波数光谱仪的结构参数.根据优化结果,实验中选用F2玻璃等边色散棱镜,以光栅-棱镜间旋转角角度为21.8°搭建了最优化线性波数光谱仪,并引入谱域OCT成像系统.实验测得成像系统的轴向分辨率达到8.52μm,灵敏度达到91 dB,6 dB成像深度达到1.2 mm.结合具有通用并行计算能力的图形处理卡,在无需重采样和插值的情况下可实时处理和显示人手指指甲皮肤接缝处的横断面OCT图像,验证了基于最优化线性波数光谱仪的谱域OCT系统的成像性能.     

弛豫铁电单晶(PMNT)中负离子配位多面体结晶方位与工程化畴

本文从晶体中负离子配位多面体结构基元结晶方位及其形变的论点讨论了PMNT晶体工程化畴的形成机理,认为晶体工程化畴的形成是在电场作用下,当A位离子沿着晶体a、b、c轴孔道发生位移导致B八面体中的B离子位移和B八面体形变,两者相互制约所致,三方和四方晶系的晶体中畴的形成都是沿着B八面体的对角线方向分布.