LiNbO3∶Cr∶Cu晶体吸收特性及非挥发全息存储研究

研究了LiNbO3∶Cr∶Cu晶体的吸收特性,发现LiNbO3∶Cr∶Cu（含0.14 wt.% Cr2O3 和 0.011 wt.% CuO）晶体存在两个明显的吸收峰,中心波长分别位于480 nm和660 nm; 随着Cr的含量逐渐减小,Cu的含量逐渐增大,短波段不存在明显吸收峰,掺Cr的含量越大,中心波长在660 nm处的吸收越大；633 nm红光虽然位于中心波长为660 nm的吸收峰内,但它无助于光折变过程.分别采用390 nm紫外光和488 nm蓝光作为敏化光,514 nm绿光作为记录光的记录方案,实现了非挥发全息记录,掺入适量的Cr( 比如NCr=2.795×1025 m－3,NCr/ NCu=1)有助于全息记录性能的提高.     

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。     

(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体非挥发全息记录理论研究与优化

根据双中心带输运模型,对(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体双中心非挥发全息记录进行了理论研究与优化。推导了(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体的微观参量,采用数值方法通过严格求解模拟双中心带输运方程来模拟全息记录过程。分析了记录过程中,记录与敏化光强、Ce和Cu掺杂浓度以及晶体微观参量对(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体双中心全息记录的影响。发现(Ce,Cu)∶LiNbO3晶体非挥发全息记录中实现高衍射效率与固定效率的主导因素是深中心Cu,在记录过程中,深中心Cu建立起了很强的空间电荷场。数值模拟的结果经过实验验证,最高饱和与固定衍射效率别为60.5%和53.8%。     

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.     

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.     

Mg∶Fe∶LiNbO_3晶体的生长及光学性能研究

在Fe∶LiNbO3中掺进MgO和Fe2 O3以提拉技术生长Mg∶Fe∶LiNbO3晶体 对晶体进行极化和还原处理 测试晶体的吸收光谱 ,Mg∶Fe∶LiNbO3晶体吸收边相对Fe∶LiNbO3晶体发生紫移 测试晶体的红外光谱 ,Mg∶(5mol % )Fe∶LiNbO3晶体OH 吸收峰由Fe∶LiNbO3晶体的 3482cm- 1移到35 34cm- 1 采用锂空位模型阐述Mg∶Fe∶LiNbO3晶体 ,吸收边和OH- 吸收峰移动的机理 测试晶体的抗光致散射能力 Mg∶(5mol% )Fe∶LiNbO3晶体抗光致散射能力比Fe∶LiNbO3晶体提高一个数量级以上 测试晶体的衍射效率和响应时间 Mg∶Fe∶LiNbO3晶体响应速度比Fe∶LiNbO3晶体提高四倍     

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+/Fe3+)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晶体更佳的全息存储性能。     

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。     

用于双色全息存储(Fe,Cu)∶LiNbO3晶体的参量优化计算

在确定Cu在LiNbO3晶体中对应于365 nm和633 nm的激发系数、复合系数、光伏系数的基础上,采用龙格库塔(Runge-Kutta)数值方法理论研究了双掺杂(Fe,Cu)∶LiNbO3晶体的深浅能级的掺杂组分比、氧化还原状态对双色全息存储的记录灵敏度和动态范围的影响,并探讨了同时取得尽可能大的灵敏度和动态范围的晶体条件。结果表明,为了同时得到较大的记录灵敏度和动态范围,在实际应用中选用浅能级掺杂浓度为5.0×1025m-3,深能级掺杂浓度为3×1024~3×1025m-3之间的弱氧化晶体是合适的。     

Zn∶Fe∶LiNbO_3晶体全息存储性能研究

以提拉法生长Zn(1mol% )∶Fe∶LiNbO3,Zn(4mol % )∶Fe∶LiNbO3,Zn(7mol% )∶Fe∶LiNbO3晶体 Zn∶Fe∶LiNbO3晶体随着Zn2 + 浓度的增加 ,抗光致散射能力增加 ,Zn(7mol% )∶Fe∶LiNbO3晶体抗光致散射能力比Fe∶LiNbO3晶体提高两个数量级以上 测试了Zn∶Fe∶LiNbO3晶体衍射效率、响应时间 以Zn(7mol % )∶Fe∶LiNbO3晶体作为存储元件 ,Zn(4mol% )∶Fe∶LiNbO3晶体作为位相共轭镜 ,进行全息关联存储试验 试验结果显示出成像质量好、图像清晰完整、噪音小等优点 研究了Zn∶Fe∶LiNbO3晶体全息存储性能增强的机理 Zn(4mol% )∶Fe∶LiNbO3晶体具有全息存储性能最佳的综合指标     

In∶Nd∶LiNbO_3晶体倍频性能的研究

在LiNbO3 中掺进In2O3 和Nd2O3,以Czochralski技术生长了In∶Nd∶LiNO3 晶体通过光斑畸变法测得In∶Nd∶LiNbO3晶体的光损伤阈值为1. 98×104W /cm2,比Nd∶LiNbO3晶体的1. 6×102W /cm2高两个数量级以上;晶体吸收光谱的测试表明,In∶Nd∶LiNbO3 晶体的吸收边相对Nd∶LiNbO3 晶体发生紫移研究了In∶Nd∶LiNbO3 晶体的倍频性能,结果表明,In∶Nd∶LiNbO3 晶体的相位匹配温度在室温附近,倍频转换效率比Nd∶LiNbO晶体提高二倍.     

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...     

双中心全息记录的矢量分析与记录方向优化

对描述双掺杂晶体非挥发性全息记录动力学过程的Kukhtarev方程进行了矢量分析,分析中考虑了体光生伏特效应和外加电场的作用。在小信号近似的基础上给出了双中心全息记录中记录与固定阶段空间电荷场的矢量解析解。在综合考虑空间电荷场的各向异性以及晶体有效电光系数的各向异性后,给出了双中心全息记录的优化记录方向。结果表明,对(Fe,Mn)∶LiNbO3晶体633nm寻常光记录,优化记录方向主要由有效电光系数决定,光栅波矢与光轴夹角为22°,方位角为30°;对(Fe,Mn)∶LiNbO3晶体633nm非寻常光记录,优化记录方向主要由固定空间电荷场决定,光栅波矢与光轴夹角为44°,方位角为90°。     

Mg2+对Ce∶Fe∶LiNbO3晶体光折变性能的作用和影响

在Ce(0.1wt%)∶Fe(0.08wt%)∶LN中掺进摩尔分数为(0.2%,0.4%,0.6%)的MgO,采用提拉法生长Mg∶Ce∶Fe∶LN晶体.测试晶体的吸收光谱,Mg∶Ce∶Fe∶LN晶体的吸收边相对Ce∶Fe∶LiNbO3晶体发生紫移,Mg(6%)∶Ce∶Fe∶LN晶体OH-吸收峰移到3 532 cm-1,研究OH吸收峰移动机理.以二波耦合光路测试Mg∶Ce∶Fe∶LN晶体的指数增益系数和响应时间,发现Mg∶Ce∶Fe∶LN晶片厚度减小时指数增益系数显著增加.首次采用光爬行效应解释指数增益系数增加机理.     

（Ce，Cu）：LiNbO3晶体非挥发全息记录理论研究与优化

根据双中心带输运模型，对（Ce，Cu）：LiNbO3晶体双中心非挥发全息记录进行了理论研究与优化。推导了（Ce，Cu）：LiNbO3晶体的微观参量，采用数值方法通过严格求解模拟双中心带输运方程来模拟全息记录过程。分析了记录过程中，记录与敏化光强、Ce和Cu掺杂浓度以及晶体微观参量对（Ce，Cu）：LiNbO3晶体双中心全息记录的影响。发现（Ce，Cu）：LiNbO3晶体非挥发全息记录中实现高衍射效率与固定效率的主导因素是深中心Cu，在记录过程中，深中心Cu建立起了很强的空间电荷场。数值模拟的结果经过实验验证，最高饱和与固定衍射效率别为60．5％和53．8％。     

双掺杂铌酸锂晶体的第一性原理研究

本文利用第一性原理研究了 晶体、 晶体和 晶体的电子结构和光学性质。通过对电子结构的分析,发现杂质能级的深浅与掺杂元素原子序数有关。原子序数越大,杂质能级越深。通过对 晶体、 晶体和 晶体的吸收谱进行分析,并与单掺杂 晶体的吸收谱进行比较,发现双掺杂在可见光区域吸收率明显提高,约为单掺杂的3倍。 晶体分别在380nm和590nm处形成吸收峰, 晶体可见光区域吸收率比 以及 晶体高,分别在450nm附近和660nm附近出现吸收峰, 晶体在430nm到600nm之间区域都有较高的吸收率,并在770nm的长波范围有一小的吸收峰。计算结果与双色全息存储（双光子全息存储）所用记录光的波长相符。     

基于新型Nd∶Gd_(0.1)Y_(0.9)AlO_(3)晶体的540 nm倍频绿光激光器EI北大核心CSCD

本工作首次在新型Nd∶Gd_(0.1)Y_(0.9)AlO_(3)(Nd∶GYAP)晶体上实现了540 nm倍频绿光激光器。Nd∶GYAP晶体产生在1μm波段的基频激光中心波长为1079.4 nm,在此基础上利用LBO晶体产生的倍频绿色激光的中心波长为539.4 nm,阈值为46 mW,最大输出功率为65 mW。这一激光系统产生的约为540 nm的绿色激光相较于传统Nd离子掺杂的晶体1064 nm激光倍频而来的532 nm绿色激光,可以有效地避开Nd^(3+)位于530 nm附近的吸收峰。因此,具有更长波长、发射峰位于约540 nm处的绿色激光器可以使激光输出更有效,并扩展绿色激光器的应用。     

液相外延生长Cr,Ca∶YAG晶体的光谱特性

由液相外延方法在YAG晶体衬底上得到了可饱和吸收的Cr ,Ca∶YAG晶体外延层 ,给出了Cr,Ca∶YAG晶体外延层在 5 0 0nm～ 15 0 0nm范围内的室温吸收光谱曲线。分析表明 ,由外延方法获得的Cr,Ca∶YAG晶体吸收光谱的主要特征与提拉法晶体基本相同 ,但发现在 75 0nm左右存在一个弱的吸收峰。这个吸收峰极有可能产生于四面体格位的Cr5+ ,可以归属到电偶极容许的2 B1(2 E)→2 B2 (2 T2 )跃迁。     

坩埚下降法生长的LiNbO_3,Fe∶LiNbO_3,Zn∶Fe∶LiNbO_3单晶的吸收光谱特性

用紫外可见光谱 (UV/VisibleSpectra)测试并研究了坩埚下降法生长的LiNbO3 、Fe∶LiNbO3 ,以及Zn∶Fe∶LiN bO3 晶体的吸收特性。分析了产生这些吸收特性的原因以及与工艺生长方法的内在联系。研究结果表明 :LiNbO3 单晶沿晶体生长方向 ,其紫外吸收边向长波方向移动 ,且在 35 0～ 4 5 0nm波段的吸收也逐渐增大 ,这是由于Li的分凝与挥发 ,逐渐产生缺锂所造成的 ;在Fe∶LiNbO3 单晶中观察到Fe2 + 离子在 4 80nm附近的特征吸收峰 ,并发现沿生长方向 ,Fe2 + 离子的浓度逐渐增加 ,这与提拉法生长得到的晶体不同 ;在Fe∶LiNbO3 单晶中掺入质量分数为 1.7%ZnO后 ,吸收边位置发生蓝移 ,而掺杂质量分数达到 3.4 %时 ,观察到有红移现象。Fe2 + 离子在Zn∶Fe∶LiNbO3 单晶中的浓度与ZnO掺杂量有密切关系。在掺杂质量分数 1.7%ZnO的Fe∶LiNbO3 单晶中 ,Fe2 + 离子从底部到顶部的浓度变化比在掺杂质量分数 3.4 %ZnO晶体中大 ,这是由于Zn2 + 抑制Fe2 + 离子进入Li位的能力随掺杂量的增加而逐渐减弱造成的。就该下降法工艺技术对Fe2 + 离子在晶体中的浓度分布的影响作了分析     

近化学计量比Ce∶Mn∶LiNbO_3晶体光折变性能研究

在LiNbO3中掺进0 .015mass%MnCO3和0 .1mass?O2,以Czchralski法生长Li/Nb比为1.38的近化学计量比Ce∶Mn∶Li NbO3(Ce∶Mn∶SLN)晶体和Li/Nb比为0.946的同成分Ce∶Mn∶Li NbO3(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27cm2-.同时,研究了Ce∶Mn∶SLN指数增益系数提高的机理.