铌酸锂电光调Q晶体漏光现象的研究

针对铌酸锂(LN)电光调Q开关性能一致性差、退压式调Q时无法完全关断光路的问题进行了系统研究.在闪光灯泵浦Nd:YAG激光系统中,对多块LN电光调Q开关的退压式电光调Q性能进行了对比测试,并从电光调Q理论出发,分析了光路无法关断的可能原因.在此基础上,利用X射线定向仪、锥光干涉法对各晶体的轴向偏差、光学均匀性进行了表征,首次发现了LN晶体的电光不均匀性,即感应主轴偏离理论上的45°方向、通光截面各处感应双折射不一致.通过对比实验,证实了电光不均匀性是造成光路无法关断、不同开关性能差异较大的主要原因.     

KLi(HC3N3O3)·2H2O晶体的电光效应和生长研究

本文采用电光系数的粉末测试方法,探索发现了新型电光晶体KLi(HC₃N₃O₃)·2H₂O。根据粉末样品的红外反射光谱和拉曼光谱,计算获得晶格振动对电光系数的贡献值,再加上粉末倍频效应推算的有效非线性光学系数,最终计算出KLi(HC₃N₃O₃)·2H₂O的电光系数为2.37 pm/V,与商用电光晶体β-BBO相当。采用水溶液法进行晶体生长,测试不同原料生长晶体时的过热和过冷曲线,优化生长工艺,获得35 mm×25 mm×10 mm透明晶体。采用X射线定向技术辅以压电系数测量,确定了晶体形貌与各向异性生长速率的对应关系。     

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。     

Ce:KNSBN光折变晶体两波耦合响应时间特性研究

在写入光分别为e光和o光时,实验测量了Ce:KNSBN晶体两波耦合响应时间与总写入光强、写入光强比和写入光夹角的关系,实验数据与理论拟合结果相吻合,并由晶体响应时间特性获得了晶体有效电光系数和有效光折变电荷密度参数.     

一种采用光学比较测角仪测量碲化镉晶体平行度的方法

对碲化镉晶体进行了光学加工,利用两台测量精度为1″的光学比较测角仪和一块平行度优于1″的平行平晶测量了其平行度,并且和光学加工过程中采用激光平面干涉仪测得的氟化钙陪片的平行度进行了比较,分析了这种测量方法的误差来源及大小.结果表明:采用此方法测得的碲化镉晶体的平行度和采用激光平面干涉仪测得的陪片的平行度相差不超过3″;此方法的误差主要来自于光学比较测角仪的测量误差和平行平晶的平行度误差,总误差最大不超过5″,能够满足碲化镉晶体平行度测试的精度要求.     

RTP电光晶体的生长及其器件性能研究

磷酸氧钛铷(RbTiOPO₄,简称RTP)是综合性能优异的电光晶体，具有电光系数高、半波电压低、激光损伤阈值高、器件小巧、环境适应性强等优点，已成为新一代电光器件应用材料，非常适合用作电光开关、电光调制器等。激光系统的发展迫切需求更高功率、更高重复频率和更窄脉宽激光用高性能电光晶体，基于此，本文选用富Rb的高[Rb]/[P]摩尔比值生长体系，通过顶部籽晶熔盐法生长出高质量RTP晶体，测试了晶体或器件的光学均匀性、重复频率、插入损耗、消光比和抗激光损伤阈值，结果表明，该晶体的光学均匀性为7.3×10^-6 cm^-1,重复频率为501 kHz,插入损耗为0.49%,消光比为31.57 dB,激光损伤阈值为856 MW/cm²。     

一种利用实验测量和数值计算确定3m点群晶体弹性系数的方法

将实验测量与数值计算相结合确定低对称性晶体弹性系数的方法可以弥补常规方法测量时造成的弹性系数非对角元误差大的不足.本文将该方法由正交系晶体推广到了三方系3m点群晶体,在数值计算中选取了目前公认的无约束最优化方法中最稳定的两种算法-单纯形法和BFGS法,并增加了弹性系数的约束条件,提高了方法的适应性和正确性.在此基础上,本文利用3m点群晶体LiNbO3和LiTaO3的弹性劲度系数[cij]和顺服系数[sij]的实验数据对该方法进行了讨论及验证.结果表明这种方法对3m点群晶体弹性系数非对角元的计算是可行的.另外,本文还对数值计算时,初值的选取和检验结果合理性等关键性问题进行了详细的讨论.     

50Hz铌酸锂电光调Q开关

目前军用领域电光调Q开关的工作频率基本在30 Hz以下,为满足军用领域对更高重复频率脉冲激光的需求,研究并获得了可工作在50 Hz重复频率下的铌酸锂电光调Q开关.基于折射率椭球理论,通过分析铌酸锂晶体预偏置电光调Q的原理,选取了合适的预偏置角度.在闪光灯泵浦Ce∶ Nd∶ YAG激光系统中,通过合理设计谐振腔参数以及激光晶体的参数,采用预偏置加压式电光调Q方式,实现了频率为50 Hz,脉宽约为6 ns,能量不小于93mJ的1.06 μm激光输出,峰值功率达到了约15 MW.试验证明铌酸锂晶体用作电光调Q开关在中小功率和中低频率1.06μm激光上有很好的应用前景.     

钽酸锂电光调Q晶体开关的制备研究

制备了双晶体匹配的钽酸锂电光调Q开关.首先理论分析了两匹配晶体通光方向尺寸偏差、轴向角偏差等对自然双折射补偿的影响,估算了消光比为100:1时各加工参数应满足的指标要求.在此基础上,以平晶为基准面来保证晶向精度、同盘抛光来保证晶体尺寸,制备了满足条件的钽酸锂双晶匹配调Q开关.用锥光干涉的方法检测了匹配后晶体的光学均匀性,并在激光系统中测试了其调Q性能.结果表明匹配较好的LT调Q开关能够满足实际光学应用的需求.     

GdVO4晶体的生长及其性能研究

采用提拉法沿a轴和c轴生长出无色透明的GdVO4单晶,质量均超过50g.用X射线荧光分析法测得两个主要元素Gd和V的分凝系数都接近1.室温下测量了GdVO4晶体的X射线粉末衍射图,确定所获GdVO4晶体属于四方晶系,D194h-I41/amd空间群.通过晶体的锥光干涉图确定GdVO4晶体为单轴晶,光轴方向平行于c轴且光学均匀性比较好.利用高分辨X射线衍射仪测量GdVO4晶体的摇摆曲线,结果表明生长的GdVO4晶体的晶格完整性较好.通过浮力法测得其室温下密度为5.478g/cm3.透过波谱表明透过波长大于340nm.     

ADP晶体电光系数测量

用静态法测量了ADP晶体的电光系数,在波长632.8nm,γ63=8.14±0.1×10-12m/V,γ41=22.2±0.2×10-12m/V,在488nm,γ63=8.07±0.1×10-12m/V,γ41=22.9±0.2×10-12m/V,实验值与文献基本一致。     

高阶电光和电致伸缩张量的旋转不变性

根据群论原理,用Matlab语言编制了用于计算具有SO(2)群对称性的任意阶电光和电致伸缩系数张量的通用软件.利用该软件得到了具有SO(2)群对称性的三次和四次电光系数张量以及二阶和三阶电致伸缩系数张量的一般形式,并经坐标变换验证,这些张量形式确实具有围绕物理坐标系中z轴的任意旋转不变性.     

高温度稳定性系列铌酸锂电光调Q开关的研制

通过对影响铌酸锂电光调Q开关工作温度稳定性的原因分析,认为晶体自身的应力是导致铌酸锂电光调Q开关温度稳定性差的主要原因.而减小晶体自身应力的关键主要取决于晶体光学质量的均匀性,同时,组分的波动也会使晶体产生应力.为此利用前期大尺寸铌酸锂晶体质量大幅提高的结果,配合适当的热处理工艺,研制出了系列铌酸锂调Q开关,通过在1064 nm、1318 nm、2128 nm等激光器中应用,这些调Q开关均能稳定工作,完全能够满足激光雷达等脉冲激光器的使用.