掺铁近化学配比铌酸锂晶体的紫外光致吸收和弛豫过程的研究

生长了系列掺杂低铁(质量分数分别为0×10-6,3×10-6,5×10-6,10×10-6,25×10-6,50×10-6、100×10-6)的近化学配比铌酸锂(SLN)晶体,测量了它们的紫外-可见光谱,并通过477nm处的线性吸收系数估算晶体中Fe2+和Fe3+的浓度。利用抽运(365nm)-探测(632.8nm)法测量不同掺杂浓度晶体光致吸收的动态过程和稳态特性,结果表明光致吸收是以扩展指数的形式衰减的,其衰减时间常数(即小极化子的寿命)随掺杂浓度和抽运光强增加而减小,扩展指数因子随抽运光强的增加而减少。根据电子的输运方程,利用四阶龙格-库塔方法对电子输运过程进行数值求解,模拟了掺铁铌酸锂(Fe:SLN)晶体的光致吸收的全过程,与实验所得结果符合得很好。     

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。     

掺镁铌酸锂晶体结构的研究

通过LiNbO₃：MgO(6.7 mol/kg)晶体在常温和低温下的喇曼光谱分析,研究了掺Mg²⁺后晶体结构的变化情况．研究结果表明,常温下晶格略有畸变,个别的散射峰有耦合现象存在,随温度降低,耦合逐渐减少,但掺Mg²⁺后晶格基本结构并无变化. 关键词：     

锂铌比对铪铁铌酸锂晶体全息存储性能的影响

以掺杂4mol%Hf4+的LiNbO3:Fe:Hf系列晶体([Li]/[Nb]比变化)为研究对象,研究了系列晶体的可见吸收光谱,在632.8nm的写入光下晶体的衍射效率、灵敏度和抗光散射能力在不同[Li]/[Nb]下的变化规律.研究发现Hf4+的浓度达到阈值浓度后,随着[Li]/[Nb]比的增大,晶体的可见吸收边会发生红移,而且晶格中[Fe2+]/[Fe3+]也会增加,这就导致随着[Li]/[Nb]比的增加,样品的衍射效率逐渐减小,写入时间缩短,灵敏度增大.同时,在晶体中,随着[Li]/[Nb]的增大,陷阱中心Fe2Li+数量增大会使得晶体抗光散射能力减弱.     

锂铌比对铪铁铌酸锂晶体全息存储性能的影响

以掺杂4 mol%Hf⁴⁺的LiNbO₃:Fe:Hf系列晶体（[Li]/[Nb]比变化）为研究对象,研究了系列晶体的可见吸收光谱,在632.8nm的写入光下晶体的衍射效率、灵敏度和抗光散射能力在不同[Li]/[Nb]下的变化规律.研究发现Hf⁴⁺的浓度达到阈值浓度后,随着[Li]/[Nb]比的增大,晶体的可见吸收边会发生红移,而且晶格中[Fe²⁺]/[Fe³⁺]也会增加,这就导致随着[Li]/[Nb]比的增加,样品的衍射效率逐渐减小,写入时间缩短,灵敏度增大.同时,在晶体中,随着[Li]/[Nb]的增大,陷阱中心Fe²⁺Li数量增大会使得晶体抗光散射能力减弱.     

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。     

掺锰铌酸锂晶体第一性原理研究

利用第一性原理研究了Mn:LiNbO3晶体的电子结构和光学性质。结果表明,Mn掺杂产生了杂质能级,主要由Mn的d态轨道贡献。杂质能级与导带之间的带隙小于理想LiNbO3晶体导带与价带之间宽度,降低了电子跃迁所需能量。同时,掺杂也降低了各原子的电子轨道能量。晶体中最高占据轨道不再是O的2p轨道,而是Mn的d 轨道。掺杂离子在晶体中同时充当电子的施主与受主。静态介电常数在掺杂后有明显的增大。Mn的掺杂使晶体在可见光区域的光学性质产生变化,并使晶体的吸收谱在可见光区域产生吸收峰。     

掺铁铌酸锂晶体第一性原理研究

利用第一性原理研究了Mn:LiNbO3晶体的电子结构和光学性质。结果表明,Mn掺杂产生了杂质能级,主要由Mn的d态轨道贡献。杂质能级与导带之间的带隙小于理想LiNbO3晶体导带与价带之间宽度,降低了电子跃迁所需能量。同时,掺杂也降低了各原子的电子轨道能量。晶体中最高占据轨道不再是O的2p轨道,而是Mn的d 轨道。掺杂离子在晶体中同时充当电子的施主与受主。静态介电常数在掺杂后有明显的增大。Mn的掺杂使晶体在可见光区域的光学性质产生变化,并使晶体的吸收谱在可见光区域产生吸收峰。     

掺镁铌酸锂晶体的缺陷结构及其结晶化学分析

根据铌酸锂晶体本征缺陷的Ｌｉ空位模型，提出了掺镁铌酸锂晶体的缺陷结构模型；计算出了掺镁铌酸锂晶体中Ｌｉ_２Ｏ，Ｎｂ_２Ｏ₅的含量、［Ｌｉ］／［Ｎｂ］比以及晶体的密度随掺镁浓度的变化关系．计算结果与文献中报道的实验结果相符合 关键词：     

掺铁铌酸锂晶体第一性原理研究

利用第一性原理计算方法研究铁掺杂铌酸锂晶体的电子结构和光学性质，所有计算采用广义梯度近似下的平面波超软赝势方法，得到如下结论：掺杂产生的杂质能级，主要由铁的d轨道贡献。掺杂降低了电子跃迁所需能量，同时也降低了各原子的电子轨道能量。掺杂离子在晶体中既是电子的施主又是受主。铁的掺杂使铌酸锂晶体的能量损失函数有较大的增加，对光存储的效率有一定影响。铁的掺杂使晶体的光学性质在可见光低能范围发生变化，吸收谱在可见光区域产生吸收峰，有利于晶体全息存储的应用。     

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.     

级联二阶非线性铌酸锂全光开关的研制

以基于准位相匹配和频与差频级联二阶非线性[X^(2)：X^(2)]基础上的全光开关的理论分析作指导,进行了周期极化铌酸锂晶体(PPLN)和退火质子交换光波导(APE)的实验制备,利用所研制的PPLN-APE器件,以自行研制的工作波长为1．54μm的被动调Q掺钴铝酸镁激光器作为控制光源,以工作波长为1．5μm的连续二极管激光器为信号光源进行了级联二阶非线性全光开关实验。当控制光峰值功率为3kw,信号光功率为1mW时,实现13％的开关效率,分析了进一步提高全光开关性能的途径。     

LiNbO3芯片的无损边缘抛光实验

以抛光垫抛光工艺为基础,研究出一套完整的新型无损边缘抛光工艺,成功实现了高精度光纤陀螺集成光学调制器LiNbO3芯片边缘的无损抛光。即在分析LiNbO3芯片边缘抛光过程中棱边损伤产生原因的基础上,提出3条解决措施:控制研抛浆料中的大颗粒;选择低亚表面损伤的抛光方式;抛光颗粒的大小接近或小于临界切削深度的2倍。加工工件棱边在1 500显微镜下观察无可见缺陷,芯片端面的表面粗糙度Ra0.8 nm,表面平面度优于/2,满足了LiNbO3芯片无损边缘抛光要求。同时,该工艺方法具有较大的推广应用价值。     

薄膜铌酸锂集成非线性光学：走向全光信息时代的新路径

光芯片的强大信息处理能力令人期待,而集成光子学是光芯片的基础。铌酸锂号称“光学硅”,是一种综合性能优异的多功能晶体材料。新兴的薄膜铌酸锂解决了传统铌酸锂基光学集成的重大难题,为现有集成光子学器件发展提供了新的爆发点,也为非线性光学的研究和应用提供了良好的平台,有望实现高效的片上全光信息处理。文章将介绍薄膜铌酸锂平台上非线性光学相关的最新重要突破和进展,并简述集成非线性光学如何助推未来光子学革命。     

两种三光子吸收染料光限幅性能的实验研究

研究了两种新型D-π-D结构的芴类衍生物4-{7-[4-（二甲基胺）苯基]-9,9-二（2-乙基己基）-9H-芴-2-}-N,N-二甲基苯胺[缩写为B（DMAP）F]和4-{2-[7-（4-氨基苯乙烯基）-9,9-二（2-乙基己基）-9H-芴-2-]乙烯基}苯胺（缩写为BASF）在四氢呋喃（THF）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中的线性吸收和单光子荧光行为,用脉冲宽度为38ps,重复频率为10Hz的1064nmNd;YAG脉冲激光研究了两种化合物的三光子吸收性质,结果表明：受溶剂效应的影响,两种化合物在极性较大的四氢呋喃溶剂中的最大线性吸收峰和荧光发射峰都有所红移;在极性较大溶剂中三光子吸收截面的数值较大,最高达到10^ -76cm^6S^2数量级。两种新材料还表现出明显的三光子吸收光限幅效应,当入射光强为8GW／cm^2时,B（DMAP）F和BASF的非线性透过率分别达到35％和39％。     

铌酸锂晶体紫外激光诱导畴反转实验研究

报道了在铌酸锂晶体中实现紫外激光诱导畴反转的实验。在一定外加均匀电场下,铌酸锂晶体中通过波长365nm的紫外激光,由于紫外光的照射降低了矫顽电场只在通光区实现畴反转。研究表明,该方案可用于周期性极化铌酸锂的制备,并有望成为制作精细周期性畴结构的有效技术方案。     

Fe∶LiNbO3和(Fe,Tb)∶LiNbO3晶体中入射光强对光折变性质的影响

用一种新的测量方法在不同入射光强下同时观测了Fe∶LiNbO3 和 (Fe,Tb)∶LiNbO3 晶体中光致折射率变化Δns、吸收系数α和光电导σph与入射光强I的依赖关系 ,并从理论上对观测结果给予了初步解释     

LiNbO3晶体界面非线性表面波的研究

理论和实验研究了扩散和光伏机理下LiNbO₃晶体界面非线性表面波的传播. 改变传播常数可以得到不同振荡周期的表面波模, 光波的能量随传播常数的递增而单调地递增.本文的实验结果与理论分析能很好地符合. 实验结果还表明, 增加入射光功率可缩短表面波的产生, 增大入射光束与晶体正c轴的夹角(小于90°)可提高表面波的激发效率.     

Five‐cycle pulses near λ = 3 μm produced in a subharmonic optical parametric oscillator via fine dispersion management

Five‐cycle (50 fs) mid‐IR pulses at 80‐MHz repetition rate are produced using a degenerate (subharmonic) optical parametric oscillator (OPO), synchronously pumped by an ultrafast 1560‐nm fiber laser. The effects of cavity dispersion and the length of a periodically poled lithium niobate (PPLN) gain element on the output spectrum and pulse duration are investigated by taking advantage of a very broad (∼ 1000 cm⁻¹) gain bandwidth near the 3.1‐μm OPO degeneracy point. A new method of assessing the total OPO group delay dispersion across its entire spectrum is proposed, based on measuring spectral signatures of trace amounts of molecular gases injected into the OPO cavity.