掺镁近化学计量比铌酸锂晶体的生长

用改进的提拉技术从富锂[摩尔比n(Li2O)/n(Nb2O5)=58.5/41.5]熔体中生长了φ40mmx60mm的掺镁近化学计量比铌酸锂(LiNbO3)晶体.利用X荧光光谱分析了晶体中铌离子(Nb5 )和镁离子(Mg2 )的含量.通过紫外吸收和红外吸收峰研究了晶体中缺陷的结构,初步断定晶体中Mg2 的掺杂浓度已达到抗光伤阈值的浓度.生长晶体的比热容[O.69J/(g·K)]高于同成分LiNbO3晶体的比热容[O.64J/(g·K)].     

以K2O助熔剂生长LiNbO3晶体的研究

通过在同成分的熔体中加入0～10%(质量分数)的K2O提拉法生长了近化学计量比的LiNbO3晶体.用测量晶格常数和居里温度的方法测定了[Li]/[Nb],结果表明加入到同成分的熔体中的K2O的量决定了晶体中的[Li]/[Nb].对这种方法生长的LiNbO3晶体的缺陷和畴结构进行了分析和研究.     

近化学计量比Mn:Fe:LiNbO3晶体的生长及其光学性能

采用助熔剂提拉法,从掺入0.1%(摩尔分数)Fe2O3,0.2% MnO和11.2% K2CO3的同成分LiNbO3熔体中生长出高质量近化学计量比Mn:Fe:LiNbO3晶体.采用提拉法生长了相同掺杂的同成分晶体.与同成分晶体相比较,近化学计量比晶体的紫外吸收发生紫移,红外吸收变窄.利用二波耦合光路测试了晶体的衍射效率、增益系数和响应时间.结果显示:近化学计量比晶体的增益系数和衍射效率分别达到25 cm-1和68.3%,响应时间为亚秒级.     

晶粒状态对LiTaO3电畴结构的影响

通过TEM技术研究了Al2O3/LiTaO3陶瓷复合材料中LiTaO3颗粒内的电畴结构,并将LiTaO3单晶、LiTaO3作为基体和LiTaO3作为第二相时其晶粒内的电畴结构进行比较。观察表明:纯LiTaO3陶瓷内的电畴结构基本上为曲流状180°电畴,也有非常少量的非180°电畴;15ALT陶瓷复合材料可看出LiTaO3晶粒内非180°电畴明显增多,且板条状与尖劈状两种状态都存在,但其中曲流状180°电畴明显可见;30ALT陶瓷复合材料中,只有少量的曲流状180°电畴,其中非180°电畴是这几个组分中数量最多、分布最密集的。LiTaO3晶粒内部电畴的形成与周围颗粒对其约束产生的应力有关。     

掺Nd系LiNbO3晶体的生长及外泵浦位相共轭激光器的特性

用提拉法生长Nd:LiNbO3(Nd:LN),In:Nd:LN和Ce:Nd:LN晶体.测试晶体的紫外-可见吸收光谱和抗光损伤能力.结果表明:Nd:LN晶体的吸收边相对同成分纯LN晶体向长波方向移动;In:Nd:LN晶体的吸收边相对Nd:LN晶体向短波方向移动;Ce:Nd:LN晶体的吸收边向长波方向移动.In:Nd:LN晶体的抗光损伤能力比Nd:LN晶体的提高1个数量级以上.以掺Nd系LN光折变晶体为位相共轭镜,He-Ne气体为激活介质,构成外泵浦位相共轭激光器.实验表明:掺Nd系LN晶体外泵浦位相共轭激光器的输出特性稳定,In:Nd:LN晶体的输出光强比Fe:LN晶体的提高了近1个数量级.     

Al2O3基陶瓷复合材料中LiTaO3颗粒内的电畴结构

采用TEM技术对Al2O3基陶瓷复合材料中LiTaO3颗粒内的电畴结构进行了研究。结果表明:LiTaO3单晶中不可能形成的90°畴出现在LiTaO3/Al2O3(简称LTA)陶瓷复合材料中的LiTaO3晶粒内,且以其为主,这对于六方结构的LiaO3来说,是一个新的发现。采用不同烧结方法制备的LTA陶瓷复合材料中LiTaO3晶粒内的电畴结构有很大差别。1500℃热压烧结,LTA陶瓷复合材料中LiTaO3晶粒内的电畴结构主要为高密度的薄片状90°畴以及箭尾型90°畴;200 MPa冷等静压成型后经1300℃无压烧结,LTA中LiTaO3晶粒内除了薄片状与箭尾型的90°畴结构外,还形成了尖劈状与板条状的90°畴结构;1 300℃热压烧结,LTA中LiTaO3晶粒内的电畴结构大多为板条状的90°畴,另外还有少量尖劈状的90°畴。LiTaO3晶粒内部电畴结构的不同与LiTaO3晶粒受周围Al2O3基体晶粒的应力作用、LiTaO3的化学组成配比以及薄膜试样制备过程中的机械研磨抛光有关。     

近化学计量比Mg∶ Fe∶ LiNbO_3晶体生长及其光学性能

以K_2O作为助熔剂,采用顶部籽晶熔融法生长近化学计量比Mg∶ Fe∶ LiNbO_3晶体.测试了晶体的紫外-可见吸收光谱、红外光谱、抗光损伤能力以及衍射效率.结果表明:随掺Mg量的增加,近化学计量比Mg∶ Fe∶ LiNbO_3晶体的紫外吸收边先紫移后红移,晶体的衍射效率减小,抗光损伤能力增加.OH-吸收峰出现双峰结构,给出了掺杂离子的占位模型.晶体中[Li]/[Nb]比在49.7～49.8%之间.确定了掺Mg的阈值浓度在2～3%(物质的量百分比,下同)之间.     

Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的全息存储性能

在同成分铌酸锂晶体中掺入0.03?2O3和0.1%MnO2(质量分数),分别掺入0,1%,3%,4.5%,6%的MgO(摩尔分数),用提拉法生长了一系列Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体.检测了Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的红外光谱和抗光损伤能力.掺0,1%,3%,4.5%Mg的Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的OH-红外振动峰位于3484cm-1,而掺6%Mg的Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体红外振动峰移到3 535gm-1.采用波长为632nm的He-Ne激光器作为光源,通过二波耦合方法测试晶体的全息存储性能.结果表明:Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体的写入时间和动态范围随掺镁量的增加而显著减小,而光折变灵敏度略有上升,抗光损伤性能增强,其中掺镁量为3%Mg:Mn:Fe:LiNbO3晶体更适合作为全息存储介质.     

近化学计量比铌酸锂晶体的生长及其结构

在优化的生长条件下,采用提拉法从加入摩尔分数6％K2O的一致共熔融LiNbO3组分中生长出近化学计量比LiNbO3晶体。用X射线粉末衍射法测定晶体结构,与同成分LiNbO3晶体相比,近化学计量比LiNbO3晶体晶格常数减小。通过紫外可见吸收光谱测定它的基础吸收边,在吸收系数为15cm^-1时,与同成分LiNbO3的吸收边位置(322nm)相比,近化学计量比LiNbO3吸收边(309．8nm)紫移了约12nm。根据测试结果,利用经验公式计算了此晶体的锂含量约为49．70％。近化学计量比LiNbO3晶体的红外H-O振动出现了双峰结构,除了1个小的象征与锂缺少有关的3482cm^-1吸收峰外,还出现了更强的3466cm^-1吸收峰。这表明近化学计量比LiNbO3晶体锂铌摩尔比增加,晶体内的本征缺陷减少,从而晶胞收缩,晶格更加接近理想结构。     

Hf:LiNbO3晶体的生长与其抗光损伤性能

同成分LiNbO3(LN)中分别掺入摩尔分数为2%,4%,4.5%的HfO2,用提拉法生长3种Hf:LN晶体.测试了Hf:LN晶体光学均匀性和红外光谱.以质子交换法制备Hf:LN波导基片,采用全息法测量Hf:LN波导基片光损伤阈值.结果表明:Hf:LN晶体具有较高的光学质量:4%Hf:LN晶体和4.5%Hf:LN晶体的OH-吸收峰由LN晶体的3482 cm-1移到3488 cm-1.4%Hf:LN晶体和4.5%Hf:LN晶体光损伤阈值比LN晶体高1个数量级;掺4%Hf4 在Hf:LN晶体中达到阈值浓度.讨论了OH-吸收峰移动和Hf:LN晶体光损伤阈值提高的机理.     

近化学计量比Zn:LiTaO_3晶体的生长和抗光折变性能

采用顶部籽晶溶液法,生长了直径约15mm,长度为10mm的近化学计量比钽酸锂(near-stoichiometric Li TaO3,SLT)和Zn掺杂的近化学计量比钽酸锂(Zn:SLT)晶体。生长的晶体无色透明,没有宏观缺陷。通过X射线粉末衍射法测试晶体结构和晶格参数,Zn:SLT晶体的晶格参数小于未掺杂的SLT晶体。与同成分钽酸锂晶体相比,SLT晶体的抗光损伤能力显著提高,Zn:SLT晶体的抗光损伤阈值大于500MW/cm2。     

In:Ce:Mn:LiNbO3晶体的全息存储性能

原料采用固液同成分配比,在LiNbO3（LN）晶体中掺入质量分数为0．1％CeO2和0．015％MnCO3,摩尔分数分别为0,1％,2％和3％的In,用提拉法生长In：Ce ：Mn ：LN晶体。测试了In ：Ce ：Mn ：LN晶体的红外透射光谱和抗光损伤能力。结果表明：3％In ：Ce ：Mn ：LN晶体的OH振动吸收峰紫移到3508cm^-1位置;其抗光损伤能力比Ce ：Mn ：LiNgO3晶体提高2个数量级以上。利用二波耦合光路测试晶体的写入时间（τw）、擦除时间（τc）和衍射效率（η）,计算晶体的动态范围（M^#）,研究In^3＋掺量对Ce ：Mn ：LN晶体光折变性能的影响。结果表明：In ：Ce ：Mn ：LN晶体是比Ce ：Mn ：LN晶体综合性能更好的全息存储材料。     

压电陶瓷颗粒对结构陶瓷力学性能影响规律及机理的初步探讨

通过对压电、结构陶瓷粉末的选择搭配烧结，发现压电相LiTaO3与基体Al2O3在烧结时能稳定共存，分别采用三种烧结路线制备了LiTaO3/Al2O3陶瓷复合材料，对其微观组织与力学性能进行了研究，结果表明，LiTaO3晶粒中的电畴结构清晰可见，采用适当的烧结路线制备的含有适量压电陶瓷颗粒陶瓷基复合材料的力学性能显著改善，电畴运动引起的能量耗散是一种新的结构陶瓷增韧机制。     

X-Ray, Micro-Raman, Optical Absorption/Emission Studies of ErNbO4 Grown by Vapor Transport Equilibration

Vapor transport equilibration (VTE) treatments were performed on a Y-cut bulk Er (1.6 mol%)-doped congruent LiNbO₃ crystal and an X-cut pure congruent crystal, on one surface of which a 40 nm-thick film of erbium metal was coated before the VTE treatment. Scanning electron microscope, powder or single-crystal X-ray diffraction (XRD), polarized infrared absorption/emission of Er³⁺ as well as micro-Raman spectroscopy were used to study the two VTE crystals. The results are discussed in comparison with a corresponding as-grown bulk Er-doped crystal, calcined ErNbO₄ powder, and a locally Er-doped congruent LiNbO₃ crystal prepared by using the standard Er-diffusion technique. The experimental results show that the VTE treatment induces the formation of micrometer-sized ErNbO₄ precipitates with the crystallographic morphology of a flat polyhedron not only on the surfaces of both crystals but also in the bulk of the homogeneously Er-doped one. The optical absorption and emission studies show that the formation of the precipitates results in substantial spectral changes in both the 0.98 and 1.5 μm regions. The micro-Raman studies allow to resolve four additional Raman peaks around 800 cm⁻¹ in the E(TO) spectra of the two VTE crystals. These additional Raman peaks are associated with the characteristic vibrations with respect to the NbO₄³⁻ group. Characteristic XRD, optical absorption, and emission and Raman peaks for identifying the ErNbO₄ phase are proposed. Finally, the formation mechanism and light-scattering effect of the precipitates are discussed.