不同组分的LiNbO3晶体的吸收边研究

本文通过对不同组分LiNbO₃晶体的α^1/2-hν曲线的研究,肯定了3.8eV以下的吸收边的间接跃迁性质,并给出了三段直线的合理归属。根据LiNbO₃的晶格常数随组分变化的情况,提出了能带结构随组分变化的设想,它解释了我们和Redfield等人有关吸收边的实验结果。 关键词：     

固液同成分点组分的LiNbO_3晶体吸收边的异常紫移

本文报道了固液同成分点组分的LiNbO_3晶体的本征吸收边的异常紫移的实验结果。这一结果有助于说明,在固溶体中,固液同成分点的存在对应于晶体中最强的Nb—O键合状态。     

铌酸锂晶体75℃附近反常性能的倍频研究

用声光调Q-Nd~(3 ):YAG激光器的输出作为基波光,测量LiNbO_3晶体中的倍频光强随温度变化的曲线,得到热致Maker条纹。利用相干长度的变化研究LiNbO_3晶体在75℃附近出现的异常现象。实验结果表明:相干长度在75℃附近出现反常加宽。我们对此异常现象进行了分析,认为它是与LiNbO_3晶体中某些离子位移而引起的折射率反常变化有关。     

固液同成分点组分LiNbO3紫外吸收边研究

本文报道了室温下,固液同成分点熔体中生长的LiNbO_3紫外光学吸收边的测量结果;并通过对晶体a~(1/2)～hv曲线的研究,肯定了4.0eV以下吸收边的间接跃迁性质;讨论了三段直线的意义;确定了禁带宽度E_9值为3.38eV.     

OH~-吸收带作为铌酸锂晶体缺陷结构的探针

本文报道了一组不同Li/Nb比和另一组不同掺Mg浓度的LiNbO_3晶体室温OH~-吸收带的实验结果,观察到OH~-吸收带的三峰结构及其随Li/Nb比的变化,以及重掺Mg晶体中(6mol％MgO)OH~-吸收带转变为双峰结构,并向高能端移动54cm~(-1)。根据LiNbO_3的晶体结构以及Abrahams和Smyth的缺陷结构模型,对化学计量晶体、一致熔化晶体和掺Mg晶体分别进行讨论。并提出重掺Mg晶体中OH~-吸收带向高能端的移动可能是由于当掺Mg浓度超过阈值后Mg~(2+)离子开始进入Nb位而引起的。     

高压下LiNbO_3晶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法研究了外界压强对LiNbO_3晶体态密度,能带结构,电荷密度以及光学性质的影响.能带结构计算表明,价带顶主要由O-2p和Nb-4d态电子贡献,导带底主要由Nb-4d态电子贡献,且带隙随着压强的增加而线性增大.利用复介电函数计算了LiNbO_3晶体在不同压强下光学性质的折射率、反射率、吸收函数,能量损失函数以及光电导率.研究发现:外界压强大于10GPa时,静态折射率保持不变,随外界压强的增加,反射率、吸收函数以及光电导率区间有一定程度的拓宽,损失函数峰发生"蓝移".研究表明,外界高压可以有效调控LiNbO_3晶体的电子结构和光学性质,为LiNbO_3晶体的高压应用提供了有益的理论依据.     

第一性原理下铜锰共掺铌酸锂晶体的电子结构和吸收光谱

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了Cu、Mn单掺及共掺LiNbO3晶体的电子结构和光学性质.结果显示,Cu、Mn掺杂LiNbO_3晶体禁带中的杂质能级分别由Cu 3d轨道、Mn 3d轨道贡献;各掺杂体系的带隙均较纯LiNbO_3晶体变窄.共掺晶体中Cu离子形成了较单掺时更浅的能级中心,并在2.87eV处有较强的吸收峰;Mn离子在1.73eV附近的吸收较单掺时减弱且中心略有偏移,在2.24eV处的非光折变峰与Mn~(3+)相关,这对吸收峰的变化被认为与Cu、Mn间电子转移相联系.相对Cu、Fe共掺LiNbO_3晶体,Cu、Mn共掺LiNbO_3晶体可以通过适当提高Cu离子浓度,来改善存储参量中的动态范围和记录灵敏度.由于同一深能级掺杂离子伴以不同浅能级掺离子将呈现出不同的吸收特征并影响存储性能,在共掺离子的配搭选择时对各待选配搭的模拟计算非常必要.     

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.     

n型Ga1-xAlλAs中Te施主能级组分关系近似计算

本文报告了用二能谷近似法计算n型GaAlAs中Te施主能级随Al组分的变化。理论结果与实验数据符合得很好说明,Koster-Slater型相互作用常数势可用于近似地描述GaAlAs系统中的深施主杂质。本文还讨论了不同带边结构和参数对施主电离能组分关系的影响,认为对该电离能变化曲线线形的分析,可作为判定混晶系统带边结构类型的一种参考手段,线形的突变点代表不同对称性带边的交叉。对Te电离能的分析表明,GaAlAs的带边参数随组分变化非常接近线性。     

近化学计量组分掺铒铌酸锂晶体光学特性研究

用气相输运平衡技术成功地制备出了近化学计量组分的Er∶LiNbO₃晶体,系统 地研究了该 晶体的吸收边移动、可见—红外透射谱、荧光光谱的物理特性.与同成分Er∶LiNbO_{3晶体 相比, 近化学计量组分Er∶LiNbO3晶体的吸收边出现了“蓝移”;OH^{-吸收带明显减弱 ;在可见—近红外波段呈现出更高的透过率;同时Er3+离子的发光强度也明显 提高. 这些结果表明近化学组分的Er∶LiNbO关键词： 近化学组分掺铒铌酸锂晶体 -}吸收带')" href="#">OH^-吸收带 透射谱 荧光光谱}     

Cu,Fe掺杂LiNbO_3晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理对Cu,Fe单掺及共掺LiNbO_3晶体的电子结构和光学性质进行了计算.结果显示:Cu,Fe单掺杂LiNbO_3晶体禁带内均产生了杂质能级,主要由Cu3d,Fe3d轨道及O 2p轨道贡献;共掺LiNbO_3晶体禁带内出现了双能级结构,深能级由Cu3d和O2p轨道贡献,浅能级由Fe3d和O2p轨道贡献.Cu,Fe单掺和共掺LiNbO_3晶体带隙依次缩小,在可见光区的光吸收明显增强.共掺LiNbO_3在445和630nm左右分别表现出一个宽吸收峰,比单掺LiNbO_3晶体表现出更好的光吸收性质.研究表明,Fe占Nb位比Fe占Li位的双掺样品在双光存储应用中更有优势;同时,浓度比[Fe2+]/[Fe3+]值的适当降低有助于这种优势的形成.     

由1.06μm激光引起铌酸锂光折变实验

本文报道由1.06μm YAG:Nd~(3+)激光引起的LiNbO_3光折变效应.测量了LiNbO_3双折射率变化的空间分布,并用Twyman-Green干涉仪进一步证实折射率变化的空间分布是不对称的.此外,还测量了光折变与退火温度和时间相关的曲线.证实了Δn_0～(3～4)Δn_0     

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.     

Fe:LiNbO_3晶体简并四波混频(DFWM)在光学图象处理中的应用

本文介绍Fe:LiNbO_3晶体在波长为6328A的低功率激光下的简并四波混频(DFWM)现象。给出了在不同泵浦功率下,共轭波强度随照射时间变化的实验曲线。验证了共轭波的位相补偿特性,并利用该特性校正了位相畸变的图象,得到了与理论相一致的实验结果。     

掺Fe和掺Cr的LiNbO_3单晶的全部弹性和压电参数的布里渊散射测量

本文测量了抛光球形单晶样品某一晶面内的布里渊散射。从得到的声速各向异性求出Fe:LiNbO_3和Cr:LiNbO_3晶体的全部弹性和压电参数,同纯LiNbO_3进行了比较,讨论指出:若干弹性张量组元的正、负号不确定是由坐标系的选择造成的。     

电流调制法制备聚片多畴LiNbO_3晶体

当用直拉法生长掺杂的LiNbO_3单晶体时,使一脉冲电流通过固液界面,观察到晶体中铁电畴组态的变化.测定了调制电流与正、负交替铁电畴组态的一一对应关系.用这种新方法,可以制备大面积的、具有一维周期层状铁电畴结构的LiNbO_3晶体.     

在硅酸盐矿物,玻璃和熔体中Si和Al的配位与局部结构:K-边X射线吸收光谱研究

本文采用同步辐射的Si K-边X-射线吸收近边结构(XANES)谱研究了Si在SiO2-P2O5和Na2O-SiO2-P2O5的低压磷硅酸盐玻璃中结构与配位,以及Si的配位几何随玻璃中P2O5含量而变化:同步辐射的Al K-边XANES谱研究了Al在铝硅酸盐成分为NaAlSi2O6-NaAlSi3O8的玻璃和熔体中的配位和局部结构,并提供了直接的实验证据来证明该成分的玻璃体系中由于压力的变化所诱导Al配位的变化.     

基于LiNbO_3的长周期波导光栅可调谐耦合器的设计

设计了一种基于LiNbO_3的长周期波导光栅可调谐耦合器.该耦合器利用长周期光栅的独有特性将输入波导的导模经包层模耦合至输出波导导模.由于LiNbO_3的电光效应,波导光栅芯层与包层的有效折射率随外加电压变化,从而耦合器的谐振波长及耦合效率可由外加电压调谐.分析了光栅周期与耦合器的长度对耦合器带宽和耦合效率调谐范围的影响,以及波导尺寸对谐振波长调谐灵敏度的影响.结果表明光栅周期越短,耦合器长度越长,则耦合器的带宽越窄,耦合效率调谐范围也越大.此外,谐振波长调谐灵敏度随波导宽度的增加而减小,而波导厚度对谐振波长调谐灵敏度的影响可以忽略.对光栅周期为94μm、长度为3.52cm的耦合器进行仿真,结果表明,谐振波长灵敏度为26.2pm/V,3dB带宽可达4.5nm,当外加电压从0变化到200V时,谐振波长变化5.24nm,耦合效率可在1到0.15之间进行调谐.     

1.5μm Ti:LiNbO_3光波导TE_0模偏振器

在1.523μm波长He-Ne激光,对于Z切Ti扩散LiNbO_3光波导及其带有金属包覆/介质缓冲层的偏振器结构,理论上计算了单模波导的工艺参数和基模的吸收损耗系数.文中用TM_0模的共振吸收效应,在1.5μm波长首次研制成Ti:LiNbO_3光波导TE_0模偏振器.当器件长度为2mm和9mm时,其消光比分别为20dB和25dB.     

快响应平面型热电探测器

利用LiTaO_3和LiNbO_3晶体对某些波长激光强烈吸收的特性,研制了一种快响应平面型热电探测器。本文叙述该器件的原理、材料选择、制作工艺和性能,并对它在单片热电阵列方面的发展前景作简单讨论。