鎂鋅摻釹鈮酸鋰晶體的生長及光學(xué)性能研究.pdf

1、本文利用提拉法，研究較優(yōu)的工藝參數(shù)，生長出無明顯宏觀缺陷、光學(xué)均勻性好的鎂釹、鋅釹和鉻釹系列鈮酸鋰單晶。 X射線粉末衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Zn：Nd：LiNbO3、Mg：Nd：LiNbO3和Cr：Nd：LiNbO3晶體具有與LiNbO3晶體相同的晶格結(jié)構(gòu)。對生長后的晶體晶胞參數(shù)進(jìn)行計算后發(fā)現(xiàn)，晶格常數(shù)隨著ZnO、MgO和Cr2O3含量的增加而增加。Zn：Nd：LiNbO3、Mg：Nd：LiNbO3和Cr：Nd：LiNbO3晶體的紫外吸

2、收邊和紅外吸收峰的變化機(jī)理也在本文中被討論。研究顯示Zn2+、Mg2+和Cr3+離子優(yōu)先取代反位鈮(NbLi4+)。當(dāng)ZnO，MgO含量達(dá)到其閾值濃度后，所有的反位鈮被完全取代，Mg2+，Zn2+離子占據(jù)NbLi4+發(fā)展到占據(jù)Li+位和Nb5+位。在Mg：Nd：LiNbO3、Zn：Nd：LiNbO3熒光光譜得出1.088μ的能級上易實(shí)現(xiàn)激光振蕩，特別是1.088μ的能級易用于大功率的固體激光器。而摻Cr3+熒光光譜中可以發(fā)現(xiàn)Cr3+離子

3、對Nd3+離子起到很好的敏化作用。對Cr3+熒光壽命測試中，共摻Cr和Nd的樣品Cr3+離子從吸收泵浦光能量到把能量轉(zhuǎn)移給Nd3+離子的整個時間也小于Nd3+離子本身的熒光壽命，因而也就不會影響把Cr：Nd：LiNbO3制成小型激光器時輸出的激光功率密度。 從二波耦合測試結(jié)果可以得出，隨著Mg和Zn的含量的增加，鈮系鈮酸鋰晶體的光折變效應(yīng)減弱。在摻Zn的Nd：LiNbO3我們也發(fā)現(xiàn)了同摻Mg的Nd：LiNbO3相同的結(jié)果。在光激

4、發(fā)載流子的測試中發(fā)現(xiàn)摻入3mol％和5mol％的時候光激發(fā)載流子以電子為主；當(dāng)超過閥值濃度時，光激發(fā)載流子以空穴為主。 利用透射光斑畸變法測試了Mg：Nd：LiNbO3、Zn：Nd：LiNbO3晶體的抗光致散射能力。當(dāng)ZnO、MgO含量低于其閾值濃度時，晶體的抗光致散射能力變化不大。相反地，當(dāng)ZnO、MgO含量達(dá)到其閾值濃度后，晶體的抗光致散射能力顯著增加，比純LiNbO3晶體提高了二個數(shù)量級。 在晶體倍頻效率的測試中，

5、我們得出了生長晶體的相位匹配溫度和相位匹配角度，摻Mg，Zn的晶體的相位匹配角均明顯的小于純鈮酸鋰的數(shù)值，因而可以通過提高溫度實(shí)現(xiàn)90°的最優(yōu)相位匹配。Nd和Cr離子的加入使相位匹配溫度下降，在Nd：LiNbO3中摻入Mg與Zn后，隨著Mg與Zn的含量的增加，相位匹配溫度逐漸升高。 在對Zn(7mol％)：Nd：LiNbO3和Mg(6mol％)：Nd：LiNbO3的倍頻轉(zhuǎn)換效率的測試中，得出隨入射光功率密度的增加，晶體的倍頻轉(zhuǎn)換

6、效率增加，當(dāng)入射光功率密度大于12Mw/cm2后，倍頻轉(zhuǎn)換效率增加的比較緩慢。并且對脈沖次數(shù)溫度效應(yīng)與暗跡對倍頻轉(zhuǎn)換效率的影響進(jìn)行了分析。多次脈沖激光照射，晶體溫度的改變引起晶體折射率的變化，導(dǎo)致倍頻轉(zhuǎn)換效率下降?？梢酝ㄟ^調(diào)整晶體的相位匹配角使晶體達(dá)到一個新的角度相位匹配狀態(tài)。但晶體的倍頻轉(zhuǎn)換效率不能恢復(fù)到單脈沖激光照射時的初始狀態(tài)。本文也利用不同雙摻雜的LiNbO3晶體作為全息記錄介質(zhì)和位相共軛鏡，并且進(jìn)行了實(shí)時干涉計量、圖象邊緣增強(qiáng)