銦摻雜鈮酸鋰晶體生長及光學性能優(yōu)化的研究.pdf

1、本論文利用中頻加熱爐，采用提拉法生長 In:Zn:LiNbO3晶體，In:Zn:Fe:LiNbO3晶體，不同[Li]/[Nb]比的In:LiNbO3晶體和In:Mn:Fe:LiNbO3晶體。通過優(yōu)化晶體生長的工藝參數(shù)，生長出無宏觀缺陷、光學均勻性好的晶體。通過對晶體進行退火、極化，然后經(jīng)過加工制備出一系列的試樣進行性能測試。對晶體開裂原因進行了分析并提出了有效的解決方案。
　　X射線粉末衍射實驗結(jié)果表明，In:Zn:LiNbO3晶

2、體，In:Zn:Fe:LiNbO3晶體，不同[Li]/[Nb]比的In:LiNbO3晶體和In:Mn:Fe:LiNbO3晶體仍然保持純鈮酸鋰晶體的晶格結(jié)構(gòu)，但是其晶格常數(shù)卻發(fā)生了不同程度的變化。通過差熱分析測試表明，In摻雜 LiNbO3晶體的居里溫度隨晶體中隨著晶體中摻 In量或[Li]/[Nb]比的增加先升高后下降。
　　通過研究In摻雜LiNbO3晶體的光譜性能發(fā)現(xiàn)，晶體紫外-可見吸收光譜的吸收邊和紅外吸收光譜的OH-吸收峰

3、隨著摻In量和[Li]/[Nb]比的變化會發(fā)生移動。通過分析摻雜離子在晶體中的占位表明，In3+首先取代占據(jù)鋰位的反位鈮( Nb)，當In3+摻雜濃度達到閾值濃度，即所有的的反位鈮(4+Li Nb)都被取代時，4+Li In3+才同時取代正常晶格中的Li位和Nb位。
　　利用透射光斑畸變的方法對晶體的抗光折變能力進行了測試，系統(tǒng)地研究了In摻雜和[Li]/[Nb]比變化對晶體的抗光折變性能的影響。實驗結(jié)果表明，晶體中摻入銦，晶體的

4、抗光折變能力增加，當銦的摻雜量達到閾值濃度后，相應(yīng)的晶體的抗光折變能力比未摻雜的鈮酸鋰晶體高大約兩個數(shù)量級。[Li]/[Nb]比的增大也能對鈮酸鋰晶體的抗光折變性能起到增強的作用。
　　通過對 In:Zn:LiNbO3晶體的倍頻性能測試發(fā)現(xiàn)， In(2mol％):Zn(2mol%):LiNbO3晶體的倍頻轉(zhuǎn)換效率最高,可達42%。通過對不同[Li]/[Nb]比In:LN晶體的倍頻性能測試可以看出，[Li]/[Nb]=1.0的In(

5、1mol%):LiNbO3倍頻轉(zhuǎn)換效率最高，達到了50%。銦的摻雜和[Li]/[Nb]的增加使得鈮酸鋰晶體的倍頻性能得到了優(yōu)化。利用退火質(zhì)子交換法制備了In:Zn:LiNbO3晶體光波導(dǎo)基片，利用 m-線法研究了 In:Zn:LiNbO3晶體光波導(dǎo)基片的光損傷性能，發(fā)現(xiàn)在摻 In量達到閾值濃度后，波導(dǎo)基片的抗光損傷能力提高了兩個數(shù)量級以上。
　　通過對 In摻雜 LiNbO3晶體的光折變性能進行研究表明，隨著銦含量的增加，二波耦合

6、指數(shù)增益系數(shù)減小，衍射效率降低，動態(tài)范圍也減??；但是晶體的響應(yīng)時間縮短，光折變靈敏度提高，通過In摻雜可以有效的調(diào)控其光折變綜合性能。分析表明 In摻雜 LiNbO3晶體中由于有效載流子數(shù)目的減少導(dǎo)致其光折變效應(yīng)減弱，同時由于光電導(dǎo)的提高，使得晶體的響應(yīng)時間縮短了。
　　將In:Mn:Fe:LiNbO3晶體用于全息存儲系統(tǒng)，實驗表明由于In的摻入使得In:Mn:Fe:LiNbO3晶體存儲后的再現(xiàn)相關(guān)峰光斑畸變程度變小，光柵建立時間