溫度變化對(duì)摻雜鈮酸鋰晶體光折變性能的影響研究.pdf

1、　　鈮酸鋰(LiNbO3,LN)晶體作為“光學(xué)硅”的主要候選材料,在研究和應(yīng)用中有許多重要的特性,例如電光、聲光、熱光、壓電、非線性、光折變等效應(yīng)。為了調(diào)節(jié)并合理利用其光折變性能,在晶體中摻雜不同的元素是經(jīng)常使用的方法。然而溫度對(duì)不同摻雜類型鈮酸鋰晶體的缺陷結(jié)構(gòu)的影響趨勢(shì)還不是很清楚,為此,我們對(duì)溫度對(duì)不同摻雜類型鈮酸鋰晶體的影響趨勢(shì)進(jìn)行了較為深入的研究。
　　首先,我們研究了摻鐵系列鈮酸鋰晶體光折變性能的改善方法,通過(guò)對(duì)不同鋰

2、摻雜量的摻鐵系列鈮酸鋰晶體進(jìn)行全息存儲(chǔ)和光感應(yīng)光散射實(shí)驗(yàn)得知,提高晶體中的鋰含量,即制備近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體可以在較小損失最大衍射效率的同時(shí)極大的抑制鈮酸鋰晶體的光感應(yīng)光散射現(xiàn)象。我們認(rèn)為這是由于晶體中FeNb的出現(xiàn)減少了本征缺陷濃度,從而提高了晶體的光電導(dǎo)所致。我們同時(shí)測(cè)得了晶體不同氧化還原狀態(tài)對(duì)晶體光散射現(xiàn)象的影響,并從氧化還原對(duì)晶體費(fèi)米能級(jí)及晶體暗電導(dǎo)的影響的角度給出了解釋。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于利用鈮酸鋰進(jìn)行全息存儲(chǔ)有很大的指導(dǎo)意義。

3、
　　其次,本文對(duì)摻鉿系列晶體的變溫紅外光譜進(jìn)行了研究,分別通過(guò)變溫紅外吸收光譜及變溫光斑畸變的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)摻鉿系列樣品的閾值濃度進(jìn)行了確認(rèn)。通過(guò)對(duì)不同摻鉿濃度的樣品的紅外吸收光譜與溫度之間的依賴關(guān)系的研究得知,未過(guò)閾值的摻鉿系列晶體中的氫離子激活能比過(guò)閾值樣品的低0.14±0.02 eV。我們認(rèn)為造成這差異的主要原因是過(guò)閾值晶體中VLi-的減少及(HfNb)-的出現(xiàn)。變溫光畸變實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上述關(guān)于摻鉿晶體閾值濃度的推測(cè),對(duì)于變溫光畸

4、變的實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們認(rèn)為是晶體中暗電導(dǎo)隨溫度變化導(dǎo)致的。
　　最后,還對(duì)鉿鐵雙摻晶體中鉿離子的占位及樣品的疇結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,通過(guò)進(jìn)行變角度的全息存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)觀察到了飽和衍射效率η隨光柵寫(xiě)入角度θ的變化規(guī)律。通過(guò)擬合發(fā)現(xiàn),鉿鐵雙摻鈮酸鋰晶體光生伏打系數(shù)相比單 摻鐵鈮酸鋰晶體大幅上升。根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出,鉿的摻入超過(guò)閾值以后,晶體中仍有少量的鐵離子占據(jù)鋰位,這些“殘存”的鐵離子仍可引起足夠強(qiáng)的光折變效應(yīng)。同時(shí),我們還對(duì)鉿鐵雙摻晶體的多疇