溫度變化對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“光學硅”的主要候選材料,在研究和應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。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。然而溫度對不同摻雜類型鈮酸鋰晶體的缺陷結(jié)構(gòu)的影響趨勢還不是很清楚,為此,我們對溫度對不同摻雜類型鈮酸鋰晶體的影響趨勢進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,通過對不同鋰

2、摻雜量的摻鐵系列鈮酸鋰晶體進行全息存儲和光感應光散射實驗得知,提高晶體中的鋰含量,即制備近化學計量比鈮酸鋰晶體可以在較小損失最大衍射效率的同時極大的抑制鈮酸鋰晶體的光感應光散射現(xiàn)象。我們認為這是由于晶體中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所致。我們同時測得了晶體不同氧化還原狀態(tài)對晶體光散射現(xiàn)象的影響,并從氧化還原對晶體費米能級及晶體暗電導的影響的角度給出了解釋。實驗結(jié)果對于利用鈮酸鋰進行全息存儲有很大的指導意義。

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　　其次,本文對摻鉿系列晶體的變溫紅外光譜進行了研究,分別通過變溫紅外吸收光譜及變溫光斑畸變的實驗方法對摻鉿系列樣品的閾值濃度進行了確認。通過對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,未過閾值的摻鉿系列晶體中的氫離子激活能比過閾值樣品的低0.14±0.02 eV。我們認為造成這差異的主要原因是過閾值晶體中VLi-的減少及(HfNb)-的出現(xiàn)。變溫光畸變實驗驗證了上述關(guān)于摻鉿晶體閾值濃度的推測,對于變溫光畸

4、變的實驗結(jié)果我們認為是晶體中暗電導隨溫度變化導致的。
　　最后,還對鉿鐵雙摻晶體中鉿離子的占位及樣品的疇結(jié)構(gòu)進行了研究,通過進行變角度的全息存儲實驗觀察到了飽和衍射效率η隨光柵寫入角度θ的變化規(guī)律。通過擬合發(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)我們的實驗結(jié)果提出,鉿的摻入超過閾值以后,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的光折變效應。同時,我們還對鉿鐵雙摻晶體的多疇