Cao.28Ba0.72Nb2O6单晶的光学常数及吸收特性

山大晶体所采用提拉法生长出新晶体铌酸钙钡.本文通过分光光度计和椭偏光谱仪分别测得室温下铌酸钙钡的透射率和折射率随波长的变化关系.透射率光谱显示该晶体在波长大于380nm的可见光谱区是透明的.色散关系表明此材料的双折射较大,在短波区域寻常光及非常光的折射率之差约为0.12.此外,由透射率曲线计算了可见光范围内铌酸钙钡的吸收系数.从而得到吸收系数的平方根与光子能量的函数关系曲线.通过对该曲线的研究,发现铌酸钙钡晶体吸收边以下对应的跃迁为间接跃迁,计算出间接跃迁的禁带宽度Eg以及声子能量Ep.     

Ho∶BaY2F8晶体生长及其光谱研究

本文采用液相合成方法合成了掺钬氟化钇钡(分子式:Ho3+∶BaY2F8,简称Ho∶BYF)多晶原料,使用提拉法生长了掺钬氟化钇钡(Ho∶BYF)激光晶体,晶体生长参数:拉速0.5～1 mm/h,转速10 r/min。XRD测试表明:该晶体属于单斜晶系,空间群C2/m。测试了晶体的吸收及荧光光谱,同时计算了Ho离子对889 nm泵浦光的吸收系数及吸收截面,分别为4.84 cm-1、1.26×10-21cm2。该吸收对应于Ho3+从基态5I5到激发态5I6的跃迁,可实现3.9μm激光输出。     

掺铌钨酸铅晶体缺陷的理论研究

采用基于相对论性密度泛函理论的离散变分和嵌入团簇方法计算了PbWO4∶Nb晶体中Nb缺陷态的态密度分布和能量,并运用过渡态方法计算了其激发能.通过计算掺Nb缺陷态电子态密度分布,发现与VO相关的F+心是晶体掺Nb的主要补偿机制.(NbO3+F+)2-缺陷在掺铌钨酸铅晶体各相关缺陷形式中存在所需能量最低.计算结果表明VO有关的F+的存在是有效消除晶体中350nm吸收的主要原因.而F+→W5d轨道的跃迁能量为2.8eV,对应晶体中420nm吸收.     

钕镱共掺四钼酸钆钡晶体的生长与光谱性能研究

通过单晶提拉法制备了钕镱共掺四钼酸钆钡(BaNd2x Yb2yGd2(1-x-y)(MoO4)4,x=0.1,0.05,0.01,y=0.1)晶体,研究了其热学性能和光谱性能.结果表明,钕镱共掺四钼酸钆钡晶体的熔点为1070.3℃,采用Judd-Ofelt理论计算得到了5at; Nd3+/10at; Yb3+∶BaGd2(MoO4)4晶体中Nd3+的强度参数Ω2.4.6,4F3/2能级的自发辐射几率、跃迁的荧光分支比以及辐射寿命.通过研究该晶体的吸收光谱、荧光光谱以及Yb3+的2 F5/2能级的荧光寿命,分析了Nd3+对Yb3+的敏化作用,对比发现掺杂浓度为1 at; Nd3+/10at; Yb3+的BaGd2(MoO4)4在1013 nm处的荧光寿命最长.     

大尺寸氟化铽锂晶体生长与性能

氟化铽锂(LTF)晶体具有大的维尔德常数、低的吸收系数,是一种性能优良的磁光晶体材料,适合用作高功率、大能量激光系统用磁光器件的磁光材料。本文以高纯TbF₃和LiF为原料,采用电阻加热提拉法,在Ar气和CF₄混合气体保护下,成功生长出了直径达2英寸的大尺寸LTF晶体。该晶坯外观完整,具有良好的光学均匀性和较低的残留应力,He-Ne激光照射下无肉眼可见散射颗粒。该晶体还加工出了直径为10 mm的LTF晶体元件,测试其单程损耗系数、消光比、透过波前畸变和弱吸收系数等参数,结果表明生长的LTF晶体具有良好的光学质量,其维尔德常数约为市售商用TGG晶体的98%。     

铒镱双掺的钒酸钇和铌酸锂晶体中的铒离子的上转换发光

利用J-O理论,计算了在铒、镱双掺的钒酸钇和铌酸锂晶体中的铒离子在室温下的晶场唯象参数Ωλ(λ=2,4,6)及辐射跃迁几率、无辐射跃迁几率和共振跃迁几率.考虑到铒、镱间的能量转移,写出了在这些晶体中的铒离子的速率方程.速率方程的解表明,在铒、镱双掺的钒酸钇晶体中的铒离子的550 nm的上转换发光,比它在铒、镱双掺的铌酸锂晶体中更为有效.这一理论结果与我们的实验观察结果一致.     

掺铒铌酸锂晶体的光谱数据与斯塔克能级

本文首次报导了掺铒铌酸锂晶体的光学性质和光谱数据，包括吸收光谱、发射光谱、荧光寿命及有效截面等。分析了跃迁的能级归属和晶格场作用下的Ｓｔａｒｋ劈裂，评价了利用此种材料实现１．５μｍ和５５０ｎｍ输出的激光运转系统，并估算了阈值泵浦功率。     

铌酸锂晶体最佳掺杂含量的理论计算

本文把一个从对电子薄膜材料研究中得到的最佳掺杂含量定量理论推广到铌酸锂晶体材料.该理论建立了电子薄膜材料的某一物理性能与晶体结构、制备方法和掺杂剂含量之间的联系,给出了一个能够拟合实验曲线的具有确定物理意义的抛物线方程.该方程的极值点确定了最佳掺杂含量与晶体结构和制备方法之间的定量关系,进而得到了一个掺杂最佳含量的表达式.系统地分析了铌酸锂晶体材料的掺杂改性的实验结果,应用掺杂最佳含量表达式定量计算了铌酸锂晶体材料的最佳掺杂含量,定量计算的结果与实验数据是比较接近的.该理论方法也适用于其他薄膜材料最佳掺杂含量的理论计算.     

近化学计量比掺镁铌酸锂晶体的抗光折变性能

应用气相传输平衡技术,我们获得了3种近化学计量比掺镁铌酸锂晶体,晶体的掺镁量接近我们以前提出的第二阈值.在我们实验室所能达到的最大光强26 MW/cm2照射下,在所有近化学计量比掺镁铌酸锂晶片中没有观察到光斑畸变,该光强比同成分铌酸锂晶体所能承受的光强高6个量级,为目前已报道的铌酸锂晶体之最.应用双光束全息写入法测得掺1.0 mol; Mg近化学计量比铌酸锂晶体的光折变饱和值仅有4.6×10-7,比同成分铌酸锂晶体小两个量级,从已有实验数据推测,该晶体的抗光折变能力应当比同成分铌酸锂晶体高9个量级以上.     

掺钕KGW激光晶体的各向异性吸收光谱及其上转换发光

在室温下测量了掺钕钨酸钾钆(Nd3 ∶KGW)晶体三个晶轴方向的吸收光谱,其吸收谱带强度明显显示各向异性。将Judd-O felt(J-O)理论进行修正,使其扩展应用于处理各晶轴方向的吸收光谱,计算出三个晶轴方向的各光谱带吸收系数、电偶极跃迁振子强度,其结果说明了Nd3 :KGW吸收光谱存在着各向异性。同时还研究了该材料在812nm激发下的上转换荧光特性,观察到较强的蓝色荧光。     

Cr3+∶LiSrAlF6晶体的太赫兹-红外光谱研究

实验测量了室温下掺铬氟铝酸锶锂(Cr3+∶LiSrAlF6,LSAF)晶体0.1～3 THz的时域光谱,以及50～4000 cm-1范围内的红外光谱.结果分析表明:在0.2～1.5 THz波段LSAF晶体的吸收系数小于30 cm-1,折射率在0.5～1.5之间变化.红外波段内从30～1238 cm-1为声子吸收带,透射率几乎为零.最高的纵光学模声子的频率大约是1238cm-1,由此求出这支声子的Al-F键的力常数为5.0288 N·cm-1.     

椭圆偏振法研究B离子注入LiNbO_3光波导的光学特性

用椭圆偏振法研究了2.5 MeV B离子注入后的铌酸锂晶体,建立四层模型,对反射式椭圆偏振测量得出的数据进行反演拟合,得到了波导层厚度及0.3～0.8 μm波段波导层和损伤层的双折射色散曲线,发现低剂量B离子注入铌酸锂形成了折射率下降的位垒,在晶体表面下2.0 μm范围内得到了光波导结构.研究结果为以铌酸锂为基础的光波导器件研发提供了重要信息.     

高掺镁铌酸锂晶体的生长及其激光器件性能的研究

本文报道高掺镁铌酸锂晶体的生长，测试了晶体的光学性能－双折射梯度和消光比，晶体的光折变阈值，红外透射光谱和光电导，用高掺镁铌酸锂晶体制做了倍频器和Ｑ开关。研究了它们的性能和应用。     

掺锆铌酸锂系列晶体

本文简介了掺锆铌酸锂系列晶体的研究进展,包括单掺锆铌酸锂、锆铁双掺铌酸锂、锆铁锰及锆铜铈三掺铌酸锂。掺锆铌酸锂晶体不但在可见波段具有远优于掺镁铌酸锂的抗光损伤能力,即使在近紫外波段,也拥有其它掺杂晶体所不具备的抗光损伤性能。锆铁双掺铌酸锂晶体兼有高光折变灵敏度和高光折变衍射效率的性质。锆铁锰和锆铜铈三掺铌酸锂晶体不但能够实现非挥发存储,其光折变响应速度及灵敏度都较铁锰和铜铈双掺晶体有大幅提高。这些实验结果表明,掺锆铌酸锂有望成为出色的非线性光学晶体。     

掺镝近化学计量比铌酸锂晶体的光谱性质

利用提拉法,在锂铌比为58.5/41.5的富锂熔体中生长了质量良好的掺镝近化学计量比铌酸锂(Oy:NSLN)单晶,生长晶体的尺寸为φ25mm×35 mm.测量了晶体的室温吸收谱,并根据Judd-Ofeh理论,拟合出Oy3 离子的晶体场唯象强度参数:Ω2=4.8130×10-20,Ω4 =2.6140 × 10-20, Ω6=2.2448×10-20.计算了各能级的跃迁辐射几率A1,1,振子强度P1,1, 辐射寿命r,荧光分支比β1等,并根据这些光学参量讨论了该晶体的部分性能和应用前景.     

优良全息光折变存储材料-双掺铌酸锂晶体

我们生长与后处理了一系列双掺铌酸锂晶体,通过光折变存储性能的测试,在这些晶体中,我们发现了三种双掺晶体:LN:Fe,Mg;LN∶Fe,In;LN∶Fe,Zn,它们具有优良的光折变存储性能,即高衍射效率(高达60～80;)、快光折变响应(比LN∶Fe 晶体缩短了一个数量级)、和强抗光散射能力(比LN∶Fe提高近两个数量级).我们还系统地研究了光强阈值效应与全息写入的关系以及全息写入与入射光强的关系,发现在光强阈值附近耦合强度有一最大值,从而提出了最佳写入光强的概念.另外,全息光栅热固定研究还显示,双掺铌酸锂晶体比单掺Fe的铌酸锂晶体具有更优良的热固定性质:快固定时间、高固定效率、长固定寿命等.     

钼酸钙晶体中点缺陷的计算机模拟

本文根据第一性原理计算了含电子型色心的钼酸钙晶体的电子结构,计算结果表明钼酸钙晶体中F心和F+心不会在可见光范围内引起吸收,而氧空位的存在使钼酸钙晶体呈现蓝色.     

适用于宽温度范围高稳定的Q开关LiNbO3晶体

分析了俄罗斯的Q开关LiNbO3晶体的成分,这种开关用在Nd∶YAG激光测距仪上,能够在温度-50～50℃范围内稳定工作.通过测量紫外吸收边的位置、红外振动光谱、晶格常数和居里温度的方法,测出晶体中的锂铌比([Li]/[Nb])为49.02/50.98.分析认为晶体中的锂铌比是影响LiNbO3晶体Q开关温度稳定性的主要因素.     

Sm：GdVO4晶体的生长及光谱性能研究

应用中频感应提拉法生长出掺杂浓度为2%原子分数的Sm:GdVO4晶体,研究了室温下c轴方向sm:GdVO4晶体的吸收和荧光光谱.通过J-O理论计算出强度参数(Ωt),同时计算了对应于4G5/2能级的自发跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命.通过荧光光谱计算了对应于566、604和646nm三个发射峰对应的发射截面,结果表明,Sm:GdVO4在604 nm的发射截面最大,是掺Sm:YAP在607 nm处发射截面的4.4倍.     

一种锥光干涉和近光轴调制结合测量晶体电光系数的方法

提出了一种测量晶体电光系数的简易方法,即在近光轴电光调制的基础上,通过采用散射程度合适的毛玻璃,同时获得了透射光点和锥光干涉图样.根据透射光点在锥光干涉图样中的位置确定激光通过晶体后产生的相位差,并结合理论可计算出相应的电光系数.该方法对光强以及环境稳定性要求较低,所用设备简单、调节方便.用此方法测量计算了铌酸锂晶体的电光系数,与其他方法测得的结果进行了比较,并且分析估算了其误差来源及大小.结果表明该方法和其他方法相比,测量结果相差不超过5;.对测量误差进行简单分析,主要来自对相位差的判断,此误差不超过4.2;.