掺杂对铌酸锂晶体非挥发全息存储性能的影响

通过研究掺镁、掺锌和掺铟同成分铌酸锂晶体的紫外-红光双色全息存储性能,发现双色记录响应时间均比单色记录时明显缩短,最多的可减小3个数量级;双色记录灵敏度大幅度提高,在掺镁5 mol.%的晶体中可达到11 cm/J.在掺杂浓度超过抗光损伤阈值的铌酸锂晶体中,均可实现非挥发全息存储.但是,在掺镁、锌样品中,深、浅能级中心上的光栅反相,而在掺铟样品中则表现为同相.这是由于掺杂离子的种类不同,在铌酸锂晶体中形成的缺陷中心也不同所引起的. 关键词： 掺杂 铌酸锂晶体 非挥发 全息存储     

气泡与自由液面相互作用形成水射流的机理研究

为探究气泡与自由液面相互作用形成水射流的机理,利用高速摄影系统对电火花引起的气泡脉动和水射流现象进行了实验研究.通过改变气泡初始深度,得到了不同无量纲距离条件下气泡与自由面相互作用形成水射流和气泡脉动的动态过程的图像.通过对不同工况下水射流的形成过程的图像进行分析,发现气泡二次脉动引起的水面扰动与一次脉动引起的水面扰动的叠加是产生不同水面现象的实质性机理,而气泡距离自由液面的无量纲距离对两次扰动的叠加效果起着决定性影响.研究结果可以为气泡与自由液面相互作用导致不同水面现象的认知提供新的视角和参考.     

掺铁铌酸锂晶体中光致散射的锂组分和温度依赖关系研究

研究了单掺铁铌酸锂晶体的光致散射行为随锂组分以及温度的变化关系.实验表明,随晶体组分的升高,光致散射得到了大幅抑制;不同组分晶体光致散射被完全抑制的温度不同.由此提出掺铁铌酸锂晶体在48.9 mol%-49.3 mol%范围内可能存在一临界锂组分,当晶体组分超过这一临界组分时,晶体光致散射被大幅抑制,而光致散射行为的温度依赖关系明显改变.     

近化学计量比铌酸锂晶体周期极化畴反转特性研究

采用K2O作助熔剂直接拉晶法和气相输运平衡技术制备出了高质量近化学计量比铌酸锂晶体,研究了铌酸锂晶体中的[Li][Nb]比含量对其畴反转结构和极化电场的影响.实验结果表明:随着晶体中[Li][Nb]比的提高,畴极化反转电场呈明显下降趋势,使用近化学计量比铌酸锂晶体,在4.0±0.5kVmm大小极化电场条件下,成功地实现了1.0mm厚度的周期极化畴反转.并用铌酸锂晶体的Li空位缺陷模型对上述实验结果给出了合理的解释. 关键词： 近化学计量比铌酸锂晶体 周期极化 畴反转     

Fe:Mg:LiNbO3晶体电子结构和吸收光谱的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理, 研究了LiNbO₃晶体以及不同Mg浓度的Fe:Mg:LiNbO₃晶体的电子结构和吸收光谱. 研究结果显示: 掺铁铌酸锂晶体的杂质能级由Fe 的3d轨道和O的2p轨道贡献, 禁带宽度为2.845 eV; 对于Mg, Fe共掺样品, Mg的浓度小于或等于阈值时, 禁带宽度分别为2.901 和2.805 eV; 掺铁铌酸锂晶体的吸收谱在2.3和2.6 eV处分别存在一个吸收峰, 其强度因Mg的浓度不同而发生变化. 研究结果还表明, 不同浓度的Mg对晶体内Fe²⁺和Fe³⁺的浓度以及占位产生了不同的影响. 还提出了光电子的形成不应单独考虑铁的轨道电子态, 而应同时考虑与铁成键的氧的轨道电子态的观点.     

第一性原理下铟锰共掺铌酸锂晶体的电子结构和吸收光谱

本文利用第一性原理研究了In:Mn:LiNbO_3晶体及对比组的电子结构和光学特性.研究结果显示,掺锰铌酸锂晶体的杂质能级主要由Mn的3d态轨道贡献,在禁带中处于较浅的位置,在价带顶端也有所贡献,晶体带隙较纯铌酸锂晶体变窄;Mn:LiNbO_3晶体分别在1.66,2.85 eV等位置形成了吸收峰;掺In的Mn:LiNbO_3晶体在1.66 eV附近的吸收明显减弱,掺铟浓度约为闽值(约3 mol%)时在1.66 eV吸收继续减弱,并出现了一些新的光吸收峰.本文提出了1.66 eV的吸收与Mn2+离子相关,因掺铟离子而出现的2.13 eV的吸收与Mn~(3+)离子相关,这两峰随着掺铟离子的增加将出现前者减弱而后者增强的变化,该变化可以用电荷在锰、铟离子间的转移解释;还提出在铟、锰共掺铌酸锂晶体中,若光存储的记录光选择低能段(1.66 eV附近),此时对应记录灵敏度要求较小的掺铟量等观点.     

导模法生长铌酸锶钠锂单晶并验证相图

引 言 铌酸锶钠锂(简称 SNL) 单晶是5+1型的钨青铜结构的铁电体[1],由于它具有半波电压低、温度系数小的特性[2],近年来一直受到人们的重视.已经用提拉法生长了这种晶体[3]并测试了它的物理特性[4],证明温度系数对晶体中的锂含量是敏感的,增加晶体中的锂含量可使温度系数在较宽的温度范围内近似为零.用提拉法生长时,锂的分凝系数远小于1[3],而用导模法生长时能改善分凝系数[5],使晶体中的锂含量比用提拉法生长时有显著增加,从而可进一步改善晶体的温度系数.另外,采用导模法生长时固液界面高度是不变的,晶体不转动,因而熔体热对流的影响可…     

分子束外延

1.前言 “分子束外延”是最近才出现的一种新技术。是由贝尔实验室发明的一种在高真空中外延生长半导体晶体的新方法(主要是Ⅲ一Ⅴ族的GaAs,GaP)。最初见于J.R.Arthur等人1969年发表的“用分子束淀积法外延生长GaAs,GaP,GaAs_xP_(1-x)薄膜的论文。它是在高真空中,使组成化合物的两至三种元素的“分子束”喷射到衬底晶体上,生长出该化合物半导体单晶薄膜。 分子束外延法与气相、液相外延方法不同,它是在高真空中即最纯条件下生长晶体。因而是研究晶体生长机理,确定晶体生     

爆炸气泡与自由水面相互作用动力学研究

为探究爆炸水幕形态与水下流场变化之间的联系,设计了小当量RDX装药水箱内爆炸实验系统.采用两台高速录像机同步拍摄了气泡和水幕形态的演变过程,获得了三种典型气泡形态和六种典型水幕形态.通过观察气泡-水面-空气之间的流场变化和理论分析,揭示了六种形态水幕的演变规律及其形成机理,并与电火花形成气泡实验结果进行了对比分析.通过对不同比例深度条件下的气泡横向半径、纵向半径、膨胀时间、脉动周期、气泡边界运动过程等的统计分析,揭示了近水面水下爆炸形成气泡的动力学过程.     

利用数字全息干涉术观察RuO2:LiNbO3晶体中畴反转的区域特性

利用马赫-曾德尔干涉光路和4f光学透镜系统,以部分畴反转的掺钌铌酸锂晶体(RuO2:LiNbO3)的透射光作为物光来记录全息图,并在数值再现过程对其进行频域滤波以实现物场波前信息的数值重建,检测出在一定电压作用下晶体内部折射率变化的二维分布.检测结果证实:晶体中发生畴反转的区域与发生电色效应的区域严格相符.数字全息干涉术非接触、无干扰、无破坏的优势在准实时监控、检测和分析铌酸锂晶体畴反转方面有很好的应用前景.     

周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡调谐与容差特性分析

研究了周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡的工作机理,并讨论了其波长调谐特性与极化反转光栅周期、抽运光波长与晶体温度的关系.在此基础上,通过对相位失配因子求微分的方案,分析了光参量振荡的增益与光栅周期、抽运光波长与晶体温度的关系,以及光栅周期、抽运光波长与晶体温度容差的关系 关键词： 准相位匹配 周期性极化铌酸锂 光参量振荡     

掺铁铌酸锂晶体的光电导衰减特性研究

利用电化学分析仪对掺铁同成分铌酸锂晶体进行瞬态光电导研究. 以不同掺铁浓度铌酸锂晶体为样品, 在不同强度的纳秒级脉冲光照射下对光电导的研究发现: 铌酸锂晶体的瞬态光电导是由较为复杂的电子迁移过程形成, 其衰减可以用一个指数函数叠加一个扩展指数来拟合. 拟合参数与光强、掺铁浓度存在以下依赖关系: 入射光强增强时, 幅值σ₁^max、σ₂^max、时间常数τ₂和扩展因子β 值增大, 在光强增大到一定时, τ₂和β出现饱和; 晶体的掺铁浓度升高时, σ₁^max、σ₂^max、τ₂ 值增大, 而β值减小. 根据实验结果, 从理论上提出了光电子导带迁移伴随光电子在小极化子上跳跃迁移的复合电荷传输模型. 该模型较好地解释了掺铁同成分铌酸锂晶体的光电导的衰减特点.     

单晶热释电探测器混合集成制造方法研究

在比较几种探测器集成制造方法的基础上,提出采用各向异性导电膜作为电信号互联的手段,实现热释电探测器与信号处理电路的混合集成,从而演示了一种兼容性良好的集成化多传感器制造方法.对单晶钽酸锂热释电探测器采取机械研磨减薄获得其薄膜,利用3M的5552R各向异性导电膜,实现了探测器与信号读出电路的互联.对探测器的测试表明:机械研磨减薄获得的钽酸锂薄膜表现出与晶体接近的热释电特性,探测器表现出良好的绝热性质和动态响应特性.     

分光晶体LiF质量的X射线检测

氟化锂晶体具有较好的机械性能,容易加工,解理面具有高的X射线衍射强度和良好的色散本领,所以是电子探针微区x射线谱仪和荧光X射线谱仪的主要分光晶体之一.分光晶体质量的好坏直接影响仪器的性能.因此对分光晶体的质量进行检测是十分必要的. 氟化锂作为一种典型的晶体许多人进行过研究.很早 Gilman和Johston[1]等曾用化学浸蚀法.Yoshimatsu Newkirk等[2,5]曾用X射线形貌术研究过位错和亚晶界.Birks和 Seal[6]曾用X射线方法研究过研磨、淬火和弯曲等工艺对LiF分光晶体衍射峰值强度和半高宽的影响. 本文提出用X射线衍射形貌技术和X射线…     

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。     

关于提拉红宝石晶体质量与生长参数的初步研究

红宝石单晶是激光技术中广泛应用的工作物质之一.随着激光技术的发展,对晶体质量的要求也越来越高.但是,由于红宝石的熔点高,熔体粘度大,对于生长优质的晶体,则又造成很大的困难.往往由于生长条件不够恰当,而使晶体含有大量的云层和气泡,甚至使宝石棒纵向失透,难以产生激光振荡,失去使用价值.为了提高红宝石晶体的质量,必须首先解决云层和大的气泡. 一、云层、气泡形成原因 在我们实验的早期阶段,经常出现云层,对它进行仔细地观察,发现其形状基本与固液界面形状相同,并且多在晶体突然增粗处形成.通过切片显微镜观察,这些云层主要由微细的气…     

关于在溶液中进行的多形性相变——亚稳相从溶液中结晶的问题

《物理》第1卷第1期登载的《碘酸锂单晶的生长》一文[1],对碘酸锂晶体的二形性作了生动的描述.作者在用蒸发法从水溶液中生长出稳定的六方α碘酸锂(α-LiIO3)单晶的同时,也生长出亚稳的四方β碘酸锂(β-LiIO3)单晶,并且发现一旦出现β杂晶,则它们繁殖极快,使α晶体的生长受到抑制,最后几乎停止生长的实验现象.文章指出,α、β相的形成与转变不仅同温度、压力这些因素有关,而且还应该同所处的环境(介质或气氛、溶液的杂质、pH值和过饱和度等)有密切的联系,并进一步指明,杂质多、酸碱性强和过饱和度大,均对出现四方杂晶有促进作用.这些实验…     

不同沙粒底面下气泡脉动特性实验研究

通过高速摄影系统对电火花气泡与不同沙粒底面间的相互作用进行了实验研究,并改变气泡与沙粒底面之间的距离.实验结果表明:气泡在与沙粒底面的相互作用中会产生两种明显不同的现象,即形成与近刚性壁面类似的气泡射流以及“蘑菇状”气泡,“蘑菇状”气泡撕裂形成两个气泡,随后产生两个反方向的沿轴线方向的射流.沙粒底面边界具有刚性与弹性两种特征.另外,随着气泡与沙粒底面之间的距离d的增大,气泡脉动周期先增大然后减小,存在气泡脉动周期峰值.对于不同的沙粒底面边界,出现气泡脉动周期峰值的距离d随着沙底粒径的增大而越小.     

Co,Zn共掺铌酸锂电子结构和吸收光谱的第一性原理研究

利用基于密度泛函的第一性原理的计算方法,研究了Co单掺及Co和Zn共掺LiNbO_3晶体的电子结构和吸收光谱.研究显示,各掺杂体系铌酸锂晶体的带隙均较纯铌酸锂晶体变窄. Co:LiNbO_3晶体禁带宽度为3.32 eV; Co:Zn:LiNbO_3晶体, Zn的浓度低于阈值或达到阈值时,禁带宽度分别为2.87或2.75 eV. Co:LiNbO_3晶体在可见-近红外光波段2.40, 1.58, 1.10 eV处形成吸收峰,这些峰归结于Co 3d分裂轨道的跃迁;加入抗光折变离子Zn~(2+),在1.58, 1.10 eV处的吸收峰增强,可以认为Zn~(2+)与Co~(2+)之间存在电荷转移,使e_g轨道电子减少,但并不影响t_(2g)轨道电子.结果表明,晶体中的Co离子在不同共掺离子下可充当深能级中心(2.40 eV),或可充当浅能级中心(1.58 eV),两种情况下,掺入近阈值的Zn离子均有助于实现优化存储.     

静电染色法在铌酸锂晶体铁电性显示中的应用

我们应用静电复印油墨将铌酸锂铁电畴染色(静电染色法)显示,并扩展到铌酸锂晶体光铁电性的显示,包括单畴铌酸锂光折变区电场电荷分布、单畴掺铁铌酸锂晶体表面电击穿效应和单畴掺铁铌酸锂晶体存储的全息衍射光栅图象的显示等. 上述光铁电性显示图象,与使用其他实验手段所得到的