Mg:Er:LiNbO3晶体的激光性能和550nm寿命特性研究

本文采用Czchrzlski技术生长出优质的Mg:Er:LiNbO3[(X=2%, 4%, 6%, 8%, y=% （mol%）)]晶体,测试Mg:Er:LiNbO3晶体的光损伤阈值,红外光谱和紫外—可见吸收光谱,Mg2+浓度增加抗光损伤能力增加,其中Mg(6mol%):Er:LiNbO3和Mg(8mol%):Er:LiNbO3晶体抗光损伤阈值比LiNbO3晶体提高二个数量级以上。它们的红外光谱OH-吸收峰移到3535cm-1附近。Mg:Er:LiNbO3晶体中随着Mg2+浓度增加吸收边紫移程度增大。研究Mg:Er:LiNbO3晶体抗光损伤阈值增强机理,OH-吸收峰移动机理和吸收边移动机理。采用0.523μm激光进行泵浦获得高的利用率。在波长510—580nm范围内得到Mg:Er:LiNbO3晶体稳态发射谱。掺进4mol%的MgO是Mg:Er:LiNbO3晶体寿命最长的晶体。     

Zr:Fe:LiNbO3晶体的关联存储性能

为了测试Zr:Fe:LiNbO3晶体的红外光谱、抗光折变阈值、位相共轭和全息关联存储性能,采用Czochralski方法生长Zr:Fe:LiNbO3晶体。通过实验得出Zr:Fe:LiNbO3晶体红外光谱对应的OH-吸收峰移到3488cm-1;随着Zr4+摩尔分数的增加,Zr(摩尔分数xZr=0.06):Fe:LiNbO3晶体抗光折变阈值比Fe:LiNbO3晶体提高一个数量级以上,且晶体的位相共轭响应速度增加,而位相共轭反射率有所下降,Zr(xZr=0.02):Fe:LiNbO3晶体响应速度比Fe:LiNbO3晶体提高一个数量级;另外,以Zr(xZr=0.04):Fe(质量分数wFe=0.0003):LiNbO3作为存储介质,Zr(xZr=0.06):Fe(wFe=0.0003):LiNbO3晶体作为位相共轭镜,进行全息关联存储实验,在输出平面上接收到较完整的存储图像。结果表明,Zr:Fe:LiNbO3晶体具有强的抗光折变能力与优良的关联存储性能。     

Mg:Nd:LiNbO3晶体倍频性能的研究

以Czochralski技术首次系统生长Mg：Nd：LiNbO3晶体。测试晶体的荧光光谱,(1．0％,3．0％,5．0％,6．5％,8％)(摩尔分数,下同)Mg：Nd：LiNbO3晶体在0．888μm,1．088μm和2．171μm有最强的谱线。测试晶体抗光损伤能力,x(MgO)浓度高于5％的Mg：Nd：LiNbO3晶体抗光损伤能力比Mg：Nd：LiNbO3晶体提高2个数量级以上。Mg：Nd：LiNbO3晶体相位匹配温度随掺进MgO的浓度而改变,x(MgO)=5％时达到最大值,MgO浓度继续增加相位匹配温度下降。Mg(8％)：Nd：LiNbO3晶体相位匹配温度接近室温。Mg(6．5％)：Nd：LiNbO3中Mg^2 的分凝系数接近于1,它有最高的倍频转换效率η=32．3％。     

Mg：Zn：LiNbO3晶体光损伤和倍频性能的研究

以Czochralski技术生长Mg(3%):Zn:(x%):LiNbO3(x=1,2,3)(摩尔分数).测试晶体光损伤阈值,Mg(3%): Zn(3%):LiNbO3晶体光损伤阈值比LiNbO3晶体提高了2个数量级以上.测试晶体红外光谱Mg(3%):Zn(3%);LiNbO3晶体OH-吸收峰位置由LiNbO3的3 482 cm-1移到3 532 cm1,即晶体掺杂达到阈值浓度.采用角度匹配,测试晶体的倍频转换效率.激光功率密度很高时,晶体出现暗迹,倍频转换效率下降,暗迹是由倍频光引起,与基频光无关.氧化的晶体可以减弱暗迹.对晶体光损伤阈值的增强,OH-吸收峰的移动,暗迹产生的机理进行阐述和研究.     

Mg:Nd:LiNbO3晶体生长及其光学性能研究

在LiNbO3晶体原料中掺入w(Nd2O3)=0．2％和x(ZnO)=7．0％,以提拉法生长Nd：LiNbO3和Mg：Nd：LiNbO3晶体,并对晶体进行极化处理。测试了晶体的紫外可见吸收光谱、荧光光谱和红外吸收光谱。由吸收光谱确定泵浦光波长,由荧光光谱确定激光振荡波长。通过直接观察光斑畸变法测试了Mg：Nd：LiNbO3晶体的抗光损伤能力,结果表明,Mg：Nd：LiNbO3晶体的抗光损伤能力比Nd：LiNbO3晶体提高2个数量级以上。测试了晶体的倍频性能,Mg：Nd：LiNbO3晶体的相位匹配温度为102℃,相应的倍频转换效率达到28％。     

Hf:Fe:LN晶体生长与光折变性能的研究

原料采用在Fe(0.03%,质量分数):LN中掺进摩尔分数为(1%、2%、4%、5%)的HfO2,再次采用提拉法生长Hf:Fe:LN晶体.抗光损伤阈值测试表明,Hf(5%,摩尔分数):Fe:LN晶体抗光损伤能力比Hf(1%,摩尔分数):Fe:LN晶体提高2个数量级以上.以二波耦合光路测试晶体的衍射效率,写入时间和擦除时间,并计算出光折变灵敏度和动态范围.结果表明,Hf:Fe:LN晶体全息存储性能优于Fe:LN晶体.     

Mg:Ce:Fe:LN晶体的生长及位相共轭分析

在Ce:Fe:LN中掺进不同摩尔分数(0,2%,4%,6%)的MgO首次以提拉法生长Mg:Ce:Fe:LN晶体,并对晶体进行极化、氧化和还原处理。测试晶体的吸收光谱和光损伤阈值。Mg:Ce:Fe:LN晶体吸收光谱吸收边相对Ce:Fe:LN晶体发生紫移。Mg:Ce:Fe:LN晶体光损伤阈值比Ce:Fe:LN晶体增大,研究了Mg:Ce:Fe:LN晶体吸收边移动机理和光损伤阈值增加机理。采用4波混频光路测试Mg:Ce:Fe:LN晶体位相共轭反射率和响应时间,Mg:Ce:Fe:LN晶体位相共轭反射率相对Ce:Fe:LN晶体降低,但响应速度增加。以x(Mg)2%(摩尔分数):Ce:Fe:LN晶体位相共轭镜消除信号光波的位相畸变。     

Zr：Fe：LiNbO3晶体全息存储性能的研究

生长并测试了Zr∶Fe∶LiNbO3晶体的红外光谱、抗光折变损伤阈值及全息存储性能。研究发现,6%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体抗光折变损伤阈值比Fe∶LiNbO3晶体高1个数量级,红外光谱中OH-吸收峰也从Fe∶LiNbO3晶体的3 483 cm-1移到3 488 cm-1。其全息存储性能除衍射效率比Fe∶LiNbO3晶体轻微下降外,写入时间、擦除时间和光折变灵敏度皆优于Fe∶LiNbO3晶体,尤其是其中2%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体的动态范围比Fe∶LiNbO3晶体高2.5倍,用2%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体作为全息存储介质,实现了晶体中一个公共体积中1 000幅数字图像体全息图的存储与恢复。     

Mg∶Fe∶LiNbO3晶体光学性能的研究

在LiNbO3中掺杂光折变敏感杂质离子Fe^2 ／Fe^3 和抗光致散射杂质离子Mg^2 ，以提拉法生长Mg∶Fe∶LiNbO3晶体。测试晶体吸收光谱、红外光谱,Mg∶Fe∶LiNbO3晶体的吸收边相对Fe∶LiNbO3晶体发生紫移。当Mg^2 浓度达到阈值浓度，Mg(6％)：Fe∶LiNbO3晶体OH^-吸收峰由3482cm^-1移到3529cm^-1，测试晶体的位相共轭反射率和响应时间，计算光电导。Mg(6％)：Fe∶LiNbO3晶体的响应速度和光电导比Fe∶LiNbO3晶体有较大提高。     

Zn,Mg:LiNbO3晶体的光学特性研究

为了研制出结合Zn:LiNbO3与Mg:LiNbO3优点的晶体,采用提拉法从熔体中生长了Zn,Mg:LiNbO3晶体,并对它的配方和生长性能、光学均匀性、抗光折变以及倍频性能进行了研究,生长出了尺寸达40mm×70mm、双折射率梯度优于10-4/cm量级的Zn,Mg:LiNbO3晶体,倍频得到了20mJ的0.532μm的绿光输出,转换效率达到45%。该晶体是一种很有前途的非线性光学材料。     

周期极化掺镁铌酸锂晶体光参变产生研究

为了获得1.5μm波段可调谐红外光输出,采用短脉冲电场极化法,在1mm厚的掺镁(摩尔分数为0.05)铌酸锂晶体上成功制备了周期为29μm的极化光栅。利用声光调QNd:YVO4固体激光器直接抽运PPMgLN晶体,开展了OPG光学转换研究工作。在输入3W的抽运光时,得到信号光输出功率为44mW,转换效率1.5%。并通过调谐晶体温度(45℃~160℃),获得了调谐范围1.4538μm~1.4750μm的信号光输出。实现了可调谐红外光的输出,验证了晶体周期结构的均匀性。     

掺镁铌酸锂晶体抗光折变微观机理研究

研究了掺镁掺铁铌酸锂晶体的紫外，可见及红外光谱，首次发现当掺镁量超过通常所说的阈值（第一阀值）时，Fe^3 离子和部分Fe^2 离子的晶格占位由锂位变为铌位，但仍有部分Fe^2 离子留在锂位，晶体缺陷化学分析表明，继续增加掺镁量，占锂位的Fe^2 离子数瘵逐渐减小，当掺镁量达到另一个适当的值（第二阀值）时，全部Fe^2 都占铌位，晶体的抗光折变能力空前提高，这种现象称作双阀值效应。     

Temperature tunable infrared optical parametric generation based on periodically poled MgO:LiNbO3 crystals

By using a short-pulse field, periodically poled grating (A = 29 μm) was successfully fabricated in a 1.0 mm-thick MgO:LiNbO3 (mole fraction of doped MgO is 5%). A high-repetition-rate optical parametric generation (OPG) based on periodically poled MgO:LiNbO3 (PPMgLN) was pumped by a 1.064 μm acoustooptically Q-switched Nd:YVO4 laser. With 3 W of input pump power, 44 mW of output signal power was obtained at a conversion efficiency of 1.5%. Tunable infrared (IR) output from 1.4538-1.4750 μm was also obtained by tuning the temperature of PPMgLN, which is 45℃-160℃.     

LiNbO_3∶Fe∶Ni晶体非挥发全息存储研究

采用三种不同的双光记录方案进行了LiNbO3∶Fe∶Ni晶体全息存储实验,详细研究了饱和衍射效率、固定衍射效率、动态范围和记录灵敏度,以及退火条件对记录的影响。结果表明,氧化LiNbO3∶Fe∶Ni晶体的饱和衍射效率、固定衍射效率和记录灵敏度比其他报道的双掺杂LiNbO3晶体高。结合掺杂能级图,理论分析了LiNbO3双掺杂晶体深陷阱中心能级的相对位置及其微观光学参量对全息记录性能的影响。LiNbO3∶Fe∶Ni晶体有望成为一种新的高效率非挥发全息存储材料。     

LiNbO_3∶Cu∶Ce非挥发全息记录掺杂组份比的优化

实验研究了掺杂组份比对LiNbO3∶Cu∶Ce晶体非挥发全息记录性能的影响。结果表明,在全息记录过程中,掺杂组份比通过改变晶体的紫外光吸收特性而引起全息记录性能的改变。增加 LiNbO3∶Cu∶Ce晶体中 Cu和 Ce的掺杂组份比会导致晶体对紫外光吸收的增强,进而提高了全息记录灵敏度和固定衍射效率。在弱氧化处理的掺有CuO和Ce2O3 的质量分数分别为0. 085%和0. 011%的LiNbO3∶Ce∶Cu晶体中,得到了最高的固定衍射效率ηf=32%和记录灵敏度S=0 .022 cm/J。     

Resistance to 515 nm Ar laser damage in rare-earth doped MgO:LiNbO/sub 3/ crystals

Reports data for optical damage studies of the Me:MgO:LiNbO/sub 3/ crystals (Me=Nd, Er, Ho and Fe, with 6 mol.% MgO). These crystals are found to be able to withstand a continuous-wave laser power density of about 2 MW/cm/sup 2/ (using a focused Ar laser at 515 nm) without any noticeable change to the light spot within a time scale of at least 30 seconds.<>     

LiNbO3∶Fe∶Rh晶体近红外非挥发全息记录

采用双中心记录方案在双掺杂LiNbO3∶Fe∶Rh晶体中实现了近红外非挥发全息记录,研究了LiNbO3∶Fe∶Rh晶体在633 nm,752 nm,799 nm波长下的全息记录性能。结果表明,在使用近红外记录光时,其记录灵敏度随敏化光强的变化趋势与双中心短波长记录时的不同。通过和LiNbO3∶Fe∶Mn等传统双掺杂铌酸锂晶体的近红外波段记录效果对比,发现同时掺杂Fe和Rh可增强晶体对近红外光的吸收,获得更高的浅中心Fe光生伏特系数,从而能够在LiNbO3∶Fe∶Rh晶体中实现近红外波段的光折变全息记录。     

四价掺杂铌酸锂晶体

综述了四价掺杂(包括铪和锆)铌酸锂晶体的研究进展.掺铪铌酸锂晶体具有与掺镁铌酸锂晶体相似的抗光折变性能,而掺锆铌酸锂晶体的抗光折变性能远优于掺镁铌酸锂晶体.铪铁双掺与锆铁双掺铌酸锂晶体兼有高光折变灵敏度和高光折变衍射效率的性质.并且在掺杂量超过阈值时,铪离子和锆离子在铌酸锂晶体中都具有接近于1的有效分凝系数.这些实验结果表明,四价掺杂铌酸锂有望成为出色的非线性光学晶体.