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文檔簡介
1、太赫茲是10<'12>赫茲,太赫茲(THz)波又叫T射線,通常定義為頻率從0.1-10THz范圍內(nèi)的電磁波,現(xiàn)在研究較多的是中心區(qū)在0.3-3.0THz范圍內(nèi),介于遠(yuǎn)紅外和微波之間。利用太赫茲時域光譜(THz-TDS)技術(shù)對鈮酸鋰晶體(LiNbO<,3>:LN)的吸收系數(shù)和折射率光譜進(jìn)行測量和分析。實驗樣品為(001)取向的三個樣品LN(clear),LN:Fe(0.08%)和LN:Fe(0.1%)。先測量參考信號和透過樣品信號的時域脈
2、沖波形,然后對參考信號和樣品信號的時域波形作傅立葉變換,得到相位和振幅頻譜。通過程序計算得到LN在0.4-1.6THz之間的折射率、吸收系數(shù)和介電常數(shù)。在0.4-1.6THz范圍,純的LN晶體折射率大小為6.3-6.6,介電常數(shù)39.9-43.6,吸收系數(shù)6.62-88.2cm<'-1>。 在0.4-1.6THz范圍測到的三個樣品的吸收系數(shù)很接近,都是隨頻率增高而增大,呈拋物線型。樣品摻入Fe對THz的吸收影響并不大,可知LiN
3、bO<,3>晶體較強的振動模式主要是由[NbO<,6>]八面體振動引起的,即是O-Nb-O基團(tuán)的振動。用最小二成法對吸收系數(shù)進(jìn)行擬合,得到二次多項式與吸收系數(shù)吻合得較好。二次多項式的系數(shù)定義為樣品的結(jié)構(gòu)系數(shù),得到三個樣品的結(jié)構(gòu)系數(shù)有所差別,體現(xiàn)了摻雜對LN結(jié)構(gòu)的影響。吸收強度取決于聲子的態(tài)密度g(ω),而態(tài)密度是與能量在K空間的梯度dk/dω成反比。建立Nb-O-維雙原子模型,根據(jù)LN晶體的結(jié)構(gòu),計算NB-O鍵的鍵力常數(shù),在[NbO<,
4、6>]八面體中,Nb-O鍵的三個長鍵和三個短鍵的鍵長分別為:0.211nm和0.189nm,得到鍵力常數(shù)β分別為491N/m和683N/m。理論計算出晶格振動的光學(xué)支和聲學(xué)支,以及極化激元。對極化激元低頻支求dk/dω,得dk/dω隨頻率增加而增大,與吸收系數(shù)α(ω)隨頻率的變化相似,具有類似于雙曲線的形式,說明吸收來源于極化激元。 其次:我們測量了(100)取向的LN樣品的吸收系數(shù)和折射率,發(fā)現(xiàn)吸收系數(shù)與(001)取向的樣品差
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