Mg:Mn:Fe:LiNbO_3晶体永久性全息存储研究

在Mn∶Fe∶LiNbO3中掺进 6%MgO(摩尔分数 )采用Czochralski技术生长Mg∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体。晶体在Li2 CO3粉末中经 5 0 0℃下2 4h的还原处理和在Nb2 O3粉末中经 110 0℃下 10h的氧化处理。晶体的测试结果表明 ,Mg∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体的抗光散射能力比Mn∶Fe∶LiNbO3晶体提高 1个数量级以上。采用He-Ne激光作为记录光 ,紫外光作选通光 ,用双光子法测试Mg∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体二波耦合衍射效率。双光子稳态衍射效率为 η0 =5 2 % ,固定衍射效率为 ηG=2 9% ,记录时间为 40min ,记录速度比Mn∶Fe∶LiNbO3晶体提高 3倍。对记录光、选通光的作用和三掺杂Mg∶Mn∶Fe∶LiNbO3晶体双光子全息存储的机理进行研究     

Mg：Mn：Fe：LiNbO3晶体永久性全息存储研究

在Mn：Fe：LiNbO3中掺进6％MgO(康尔分数)采用Czochralski技术生长Mg：Mn：Fe：LiNbO3晶体。晶体在Li2CO3粉末中经500℃下24h的还原处理和在Nb2O3粉末中经1100℃下10h的氧化处理。晶体的测试结果表明，Mg：Mn：Fe：LiNbO3晶体的抗光散射能力比Mn：Fe：LiNbO3晶体提高1个数量级以上。采用He—Ne激光作为记录光，紫外光作选通光，用双光子法测试Mg：Mn：Fe：LiNbO3晶体二波耦合衍射效率。双光子稳态衍射效率为ηo＝52％，固定衍射效率为ηG=29％，记录时间为40min，记录速度比Mn：Fe：LiNbO3晶体提高3倍。对记录光、选通光的作用和三掺杂Mg：Mn：Fe：LiNbO3晶体双光子全息存储的机理进行研究。     

In∶Mn∶Fe∶LiNbO_3晶体非挥发性全息存储

在Mn∶Fe∶LiNbO3(Mn∶Fe∶LN)中掺进不同摩尔分数In2O3,用提拉法生长In∶Mn∶Fe∶LN晶体。测试了晶体的红外光谱,发现:3%In∶Mn∶Fe∶LN晶体OH-吸收峰位置移到3 506 cm-1。用光斑畸变法测试晶体抗光致散射能力表明:In∶Mn∶Fe∶LN晶体抗光致散射能力比Mn∶Fe∶LN晶体提高1~2个数量级。探讨了In∶Mn∶Fe∶LN晶体OH-吸收峰移动和抗光致散射能力增强的机理。以He Ne激光作记录光,高压汞灯紫外光作开关光,In∶Mn∶Fe∶LN晶体中一种杂质Fe充当较浅能级,另一种杂质Mn充当较深能级,以Mn∶Fe∶LN和1%In∶Mn∶Fe∶LN晶体作为存储介质实现非挥发性存储。用双光子固定法测量了In∶Mn∶Fe∶LN晶体的二波耦合衍射效率。研究了In∶Mn∶Fe∶LN晶体的双光子全息存储机理。     

Mg∶In∶LiNbO_3晶体波导基片光损伤性能研究

在LiNbO3中掺入 3%MgO和 1%In2 O3(摩尔分数 ,下同 ) ,采用Czochralski法生长了 3%Mg∶2 %In∶LiNbO3晶体。极化后 ,对晶体进行氧化和还原处理。利用光斑畸变法 ,测试了晶体在 488.0nm波长下的抗光损伤能力 ,结果表明 :Mg∶In∶LiNbO3晶体抗光损伤能力比LiNbO3晶体提高 2个数量级以上。通过Li空位模型 ,研究了Mg∶In∶LiNbO3晶体抗光损伤能力增强的机理。利用苯甲酸质子交换法制备了几种晶体的光波导基片 ,并采用m -线法测试了 y切型波导基片在 632 .8nm波长下的光损伤阈值 ,Mg∶In∶LiNbO3光波导基片的抗光损伤能力也相应提高了 2个数量级     

In∶Fe∶LiNbO3晶体波导基片光折变性能的研究

采用Czochralski技术生长了掺In摩尔分数分别为1%,2%和3%的In∶Fe∶LiNbO3晶体.测试In∶Fe∶LiNbO3晶体的红外光谱发现:3%In∶Fe∶LiNbO3晶体的OH-吸收峰由Fe∶LiNbO3晶体的3 484 cm-1位移到3 507 cm-1.首次以全息法研究了In∶Fe∶LiNbO3晶体波导基片光折变灵敏度.研究表明:晶体波导基片的光折变灵敏度大小顺序为Fe∶LiNbO3＞1%In∶Fe∶LiNbO3＞2%In∶Fe∶LiNbO3＞3%In∶Fe∶LiNbO3.采用锂空位模型讨论了3%In∶Fe∶LiNbO3晶体OH-吸收峰位移的机理.讨论了In∶Fe∶LiNbO3晶体波导基片光折变灵敏度减弱和抗光折变能力增强的机理.     

Mg∶Er∶LiNbO_3晶体的生长和抗光损伤性能

在1%(摩尔分数,下同)Er∶LiNbO3中分别掺入2%,4%,6%的MgO,用提拉法生长Mg∶Er∶LiNbO3晶体。用X射线荧光光谱仪 测试Mg∶Er∶LiNbO3晶体中Mg和Er的分凝系数。采用m线法研究Mg∶Er∶LiNbO3晶体波导基片光损伤阈值。结果表明:随着Mg2+浓 度的增加,Er3+在LiNbO3中的分凝系数下降。6%Mg∶l%Er∶LiNbO3晶体波导基片光损伤阈值比l%Er∶LiNbO3基片提高2个数量级以 上。采用锂空位模型讨论Mg∶Er∶LiNbO3晶体光损伤阈值提高的机理。     

掺杂LiNbO3晶体的光折变性能

在LiNbO3中掺进CeO2 ,MnCO3生长Ce∶LiNbO3和Ce∶Mn∶LiNbO3晶体 ,晶体被极化和还原处理。X射线衍射仪测试晶体的晶格常数 ,采用UV -Spectrophotometer测试晶体的吸收光谱。讨论了掺杂离子对晶格常数的影响、掺杂离子在晶体中的占位及使LiNbO3晶体吸收边发生红移的机理。利用二波耦合实验测试了晶体的指数增益系数、衍射效率和响应时间 ,结果表明 :Ce∶Mn∶LiNbO3晶体的最大指数增益系数达到 2 2cm- 1 ,Ce∶LiNbO3晶体的最大指数增益系数为 17cm- 1 ;Ce∶Mn∶LiNbO3和Ce∶LiNbO3晶体的有效载流子浓度分别为 0 .4× 10 1 5cm- 3和 0 .2× 10 1 5cm- 3;最大衍射效率分别为 85 %和 72 % ;Ce∶LiNbO3和Ce∶Mn∶LiNbO3晶体的二波耦合响应时间分别为 3min和 3.5min。与Ce∶LiNbO3晶体相比 ,Ce∶Mn∶LiNbO3是性能更为优良的光折变晶体     

In:Mn:Fe:LiNbO3晶体非挥发性全息存储

在Mn：Fe：LiNbO3（Mn：Fe：LN）中掺进不同摩尔分数In2O3,用提拉法生长In：Mn：Fe：LN晶体。测试了晶体的红外光谱,发现：3％In：Mn：Fe：LN晶体OH吸收峰位置移到3506 cm^-1。用光斑畸变法测试晶体抗光致散射能力表明：In：Mn：Fe：LN晶体抗光致散射能力比Mn：Fe：LN晶体提高1～2个数量级。探讨了In：Mn：Fe：LN晶体OH吸收峰移动和抗光致散射能力增强的机理。以He—Ne激光作记录光,高压汞灯紫外光作开关光．In：Mn：Fe：LN晶体中Mn：Fe：LN和1％In：Mn：Fe：LN晶体作为存储介质实现非挥发性存储。射效率。研究了In：Mn：Fe：LN晶体的双光子全息存储机理。一种杂质Fe充当较浅能级,另一种杂质Mn充当较深能级,以用双光子固定法测量了In：Mn：Fe：LN晶体的二波耦合衍射效率。研究了In：Mn：Fe：LN晶体的双光子全息存储机理。     

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.     

Cu∶Co∶Sr_xBa_(1-x)Nb_2O_6晶体光折变效应的研究

在SrxBal-xNb2 O6 (SBN)晶体中掺进CuO和Co3O4,采用硅钼棒加热体 ,以Czochralski法生长了Cu :Co :SBN晶体。通过二波耦合光路测试了晶体的光折变性能。Cu∶Co∶SBN晶体的最大衍射效率为 74% ,最大折射率变化为 7.9× 10 - 5,光折变灵敏度为 4.8× 10 - 4 cm3/J,并给出了晶体响应时间与光强的关系。利用四波混频光路测试了晶体的自泵浦位相共轭反射率和响应时间。用Cu∶Co∶SBN晶体作为存储元件 ,Mg∶Fe∶LiNbO3晶体为位相共轭反射镜 ,以增益反馈系统 ,实现关联存储实验。     

In：Fe：LiNbO3晶体波导基片光折变性能的研究

采用Czochralski技术生长了掺In摩尔分数分别为1%,2%和3%的In∶Fe∶LiNbO3晶体.测试In∶Fe∶LiNbO3晶体的红外光谱发现3%In∶Fe∶LiNbO3晶体的OH-吸收峰由Fe∶LiNbO3晶体的3 484 cm-1位移到3 507 cm-1.首次以全息法研究了In∶Fe∶LiNbO3晶体波导基片光折变灵敏度.研究表明晶体波导基片的光折变灵敏度大小顺序为Fe∶LiNbO3＞1%In∶Fe∶LiNbO3＞2%In∶Fe∶LiNbO3＞3%In∶Fe∶LiNbO3.采用锂空位模型讨论了3%In∶Fe∶LiNbO3晶体OH-吸收峰位移的机理.讨论了In∶Fe∶LiNbO3晶体波导基片光折变灵敏度减弱和抗光折变能力增强的机理.     

Zn2+掺杂Mn:Fe:LiNbo3晶体的特性和非挥发性全息存储

在铌酸锂LiNbo3(LN)中掺入摩尔分数为0.1%MnO,质量分数为0.03?2O3和摩尔分数分别为1%,3%和7%ZnO,用提拉法生长Zn:Mn:Fe:LN晶体.测试了晶体的红外光谱,发现7%Zn:Mn:Fe:LN晶体 OH-吸收峰位置移到3 529 cm-1.用光斑畸变法测量晶体的抗光损伤能力.结果表明:7%Zn:Mn:Fe:LN晶体的抗光损伤能力比Ma:Fe:LN晶体提高1个数量级以上.探讨了Zn:Mn:Fe:LN晶体OH-吸收峰移动和抗光致散射能力增强的机理.以He-Ne激光作记录光,高压汞灯紫外光作开关光,用双光子固定法测量了Zn:Mn:Fe:LN晶体的二波耦合衍射效率,以Mn:Fe:LN和1%Zn:Mn:Fe:LN晶体作为存储介质实现了非挥发性存储. 体.测试了晶体的红外光谱,发现7%Zn:Mn:Fe:LN晶体 OH-吸收峰位置移到3 529 cm-1.用光斑畸变法测量晶体的抗光损伤能力.结果表明:7%Zn:Mn:Fe:LN晶体的抗光损伤能力比Ma:Fe:LN晶体提高1个数量级以上.探讨了Zn:Mn:Fe:LN晶体OH-吸收峰移动和抗光致散射能力增强的机理.以He-Ne激光作记录光,高压汞灯 外光     

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.     

In:Fe:Cu:LiNbO_3晶体光损伤阈值和非挥发性全息存储

在LiNbO3(LN)中掺入摩尔分数分别为0,0.25%,1.5%,1.75%的In2O3、质量分数为0.1%的Fe2O3和0.05%的CuO,用提拉法生长了系列 In:Fe:Cu:LiNbO3(In:Fe:Cu:LN)晶体.采用Sanarmont补偿法和透射光束图像畸变法,测试In:Fe:Cu:LN晶体的光损伤阈值,基于Scalar表达式,讨论了晶 体光损阈值变化的机理.结果表明:3%In:0.1%Fe:0.05%Cu:LN晶体光损伤阈值比LN晶体高2个数量级,3%In3+达到阈值浓度.采用0.1%Fe:0.05%Cu:LN 晶体和0.5%In:0.1%Fe:0.05%Cu:LN晶体作为存储介质,Fe2+/Fe3+作为浅能级,Cu+/Cu2+作为深能级,以氪离了激光(蓝光)作开关光,氦-氖激光(红光)作为记录光,完成双光子固定非挥发性存储实验.实验表明:0.5%1n:0.1%Fe:0.05%Cu:LN晶体存储记录速度比Mn:Fe:LN晶体提高1个数量级.     

In:Fe:LiNbO_3晶体波导基片光折变性能的研究

采用Czochralski技术生长了掺In摩尔分数分别为1%,2%和3%的In∶Fe∶LiNbO3晶体。测试In∶Fe∶LiNbO3晶体的红外光谱发现:3%In∶Fe∶LiNbO3晶体的OH-吸收峰由Fe∶LiNbO3晶体的3484cm-1位移到3507cm-1。首次以全息法研究了In∶Fe∶LiNbO3晶体波导基片光折变灵敏度。研究表明:晶体波导基片的光折变灵敏度大小顺序为Fe∶LiNbO3>1%In∶Fe∶LiNbO3>2%In∶Fe∶LiNbO3>3%In∶Fe∶LiNbO3。采用锂空位模型讨论了3%In∶Fe∶LiNbO3晶体OH-吸收峰位移的机理。讨论了In∶Fe∶LiNbO3晶体波导基片光折变灵敏度减弱和抗光折变能力增强的机理。     

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.     

Fe∶In∶LiNbO_3晶体近红外非挥发全息存储实验研究

采用双中心存储方式在双掺杂Fe∶In∶LiNbO3晶体中实现了近红外非挥发全息存储,研究了Fe∶In∶LiNbO3晶体在1064nm波长下的全息存储性能。实验结果表明:使用近红外光作为存储光时,其存储灵敏度随存储时间和光透射掩膜图夹角的变化趋势与双中心短波长存储时不同。通过与传统双掺杂铌酸锂晶体的可见波段存储效果对比,发现同时掺杂Fe和In离子可增强晶体对近红外光的吸收,获得更高的浅中心光生伏特系数,从而能够在Fe∶In∶LiNbO3晶体中实现近红外波段的光折变全息存储。     

Hf:Fe:LiNbO3晶体的全息图像热固定及存储寿命

在生长LiNbO3溶体中掺入2%(摩尔分数)HfO2和0.05%(质量分数)Fe2O3,采用提拉法技术生长2%Hf0.05?:LiNbO3晶体.对晶体进行极化后切割成片,再进行氧化和还原处理.进行了HfFe:LiNbO3晶体全息图像热固定实验,加热温度为120℃,加热时间为40 min,经过显影,在热定影实验中获得200h的无损读出结果.以Hf:Fe:LiNbO3晶体作为存储介质,进行热固定衰减时间、存储寿命τ0测试.结果表明:Hf:Fe:LiNbO3晶体中Fe离子激活能Ea=1.125 eV;τ0=6.1×109s;20℃下衰减时间为115年,比Fe:LiNbO3的衰减时间(5.2年)长20倍.     

Mg:Ce:Fe:LiNbO3晶体生长及其全息存储性能

在同成分LiNbO3(LN)中,掺入MgO的摩尔分数分别为0,2%,4%,6%,掺入(质量分数)0.1?O2和0.08?2O3,采用提拉法生长了优质的Mg:Ce:Fe:LN晶体.检测了Mg:Ce:Fe:LN晶体的红外透射光谱和光损伤阈值.结果表明:6%Mg:0.1?:0.08?:LN晶体的OH-振动吸收峰紫移到3 532cm-1,其光损伤阈值比Ce:Fe:LN晶体提高2个数量级以上.用二波耦合光路测试晶体的衍射效率,写入时间和擦除时间.计算了光折变灵敏度和动态范围.结果表明:Mg:Ce:Fe:LN晶体全息存储性能优于Fe:LN晶体和Ce:Fe:LN晶体.以4%Mg:0.1?:0.08?:LN晶体作为全息记录材料,实现了总存储页面为3 200幅图像的存储,再现图像清晰完整.     

LiNbO3：Fe和LiNbO3：Fe：Mn晶体的稳态非挥发全息存储性能（英文）

以双中心模型为基础,研究了连续光条件下近化学计量比LiNbO3：Fe和LiNbO3：Fe：Mn晶体在稳态情况下的非挥发全息存储性能。考虑在深、浅能级中心间所有可能的电子交换过程,从理论上证实在低光强范围内LiNbO3：Fe晶体比LiNbO3：Fe：Mn晶体有着更高的动态范围。

Abstract：

The steady-state nonvolatile holographic recording performance for both naer-stoichiometric LiNbO3：Fe：Mn and LiNbO3：Fe crystals was researched based on the two-center model. When the direct electron transfer between the deep-trap centers and the shallow-trap centers was considered,it is confirmed theoretically that,the LiNbO3：Fe crystal has larger dynamic range than that of the LiNbO3：Fe：Mn in the low intensity region.