铌酸锂晶体：从全息存储到三维显示

铌酸锂晶体是一种多功能、多用途的人工晶体材料，具有温度稳定性好、易于光学冷加工、性能易调控等优势。作为典型的光折变晶体，铌酸锂被广泛应用于高密度光存储、激光物理、信息处理和计算等研究与应用领域。伴随海量存储及动态全息三维显示的巨大需求与快速发展，基于铌酸锂晶体的三维光存储及动态显示再次成为研究热点。针对上述研究与应用，综述了铌酸锂晶体光折变全息存储及显示的原理、研究历史和最新进展，并对未来可能的发展方向进行了展望。     

Ce:LN晶体的生长和位相共轭效应

铌酸锂(LiNbO_3简称LN)具有电光效应和非线性光学效应,用以制做调制器,Q开关,倍频器等激光器件。但在激光密度较强时,晶体产生光折变,限制了LN在激光技术中的应用。利用LN晶体折变效应,在     

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.     

H:LiNbO3光波导

铌酸锂晶体具有良好的光声和电光性质，因而基于铌酸锂的集成光学器件已引起人们的广泛关注。质子交换法是一种制备铌酸锂光波导的重要方法。质子交换铌酸锂光波导具有制作工艺简单，折射率增量大，抗光折变能力强及可实现单偏振激励等特点。本文对质子交换铌酸锂光波导的制作工艺、波导特性及其应用进行了讨论，并指出目前应加强质子交换光波导、质子交换生长动力学和交换工艺的研究。     

光学自增强效应与衍射效率的提高

利用含时光折变双光耦合方程数字模拟计算了掺铁铌酸锂晶体中双光耦合的动态过程,分析了空间电荷场及其位相、光折变光栅位相等光折变参量的变化过程,解释了光折变自增强效应,提出了提高光折变光栅衍射效率的有效方法．     

掺镁铌酸锂晶体光折变的测定

铌酸锂(LiNbO3)晶体是一种性能优良,应用广泛的铁电材料。但是,在应用中遇到的一个重大困难是,在中等功率密度下,晶体因光折变(即光损伤)而不能使用。因此,提高它的抗光折变能力是一个急待解决的问题。     

近化学计量比掺镁铌酸锂晶体特性研究

采用气相输运平衡技术,对同成分掺镁铌酸锂晶体薄片进行了近化学计量比处理.对处理后晶体的吸收特性、极化电场、抗光折变性能等进行了系统研究.实验结果表明,与同成分样品相比,近化学计量比掺镁铌酸锂晶体吸收边发生蓝移,光折变阈值提高4个量级,周期极化电场降低近1个量级.     

双掺杂LiNbO3晶体光折变效应研究

研究了系列不同掺杂、不同掺杂浓度、单掺杂和双掺杂以及不同后处理态(生长态、还原态和氧化态)铌酸锂晶体的透过率光谱和光折变二波耦合效应。实验结果表明，高掺杂铌酸锂样品的透过率光谱范围较窄；双掺杂样品比单掺铁样品的抗光折变效应增强，光折变效应降低。氧化态样品具有较大的透过率光谱范围；还原态样品具有较大的光折变二波耦合增益特性。     

Fe∶LiNbO_3晶体用于白光信息处理

掺铁铌酸锂(Fe∶LiNbO_3)晶体作为一种光致折射率变化(简称光折变)材料,在相干光光学信息处理中的应用已有许多的报导,但应用于白光光学信息处理方面的文章目前还极少见到。我们用自己研制的 Fe∶LiNbO_3晶体作为实时记录介质进行了实验,写入和读出均用白光,实验结果与理论分析相符。     

LiNbO3电光调制器的优化设计与制作

铌酸锂晶体有良好的光声和电光性质,因而基于铌酸锂的集成光学器件已引起人们广泛关注。利用LiNbO3作为介质材料,设计M-Z干涉型强度调制器。选用低损耗的质子交换光工艺技术制备光波导。对质子交换铌酸锂光波导的制作工艺、波导特性及其应用进行了研究。对电极结构进行了优化设计。     

化学计量比LiNbO3晶体的光折变损伤阈值测定

运用准连续激光器测定了4种用助熔剂提拉法生长的化学计量比铌酸锂(LiNbO3)晶体的光折变损伤，应用高斯光束经凸透镜变换的公式计算了光斑半径，最后得到了光损伤阈值，并与同成分LiNbO3作了比较，讨论了掺杂对晶体光折变性能的影响。根据晶体红外吸收峰的位置定性判断了晶体的光损伤阈值，其结果与准连续激光器的测量结果是一致的。     

掺铒铌酸锂晶体光放大器的理论研究

阐述了掺铒铌酸锂晶体的光学性能.对由该材料制成的光放大器进行了理论分析.由此可以得出只要晶体的质量足够好.那么制成有实用价值的掺铒铌酸钾晶体光放大器是完全可能的.     

同成份掺杂铌酸锂晶体中紫外-红光非挥发全息存储的研究

我们研究了单掺镁、锌、铟的同成份铌酸锂晶体的紫外-红光双色非挥发全息存储性质。通过对不同掺杂浓度铌酸锂晶体的紫外-红光双色全息存储衍射效率、灵敏度、响应时间、动态范围等参数的测量，我们发现掺杂浓度超过抗光损伤阈值的同成份铌酸锂晶体在引入紫外光辐照后，响应时间明显缩短，双色记录灵敏度显著增加，而且存储机制不同于低于阈值浓度的晶体，均可以实现非挥发全息存储；并且，对于不同的掺杂离子，光折变光栅的形成机制也有所不同。     

在DKDP顺电体中观察到光学存储

在ＤＫＤＰ顺电体中观察到光学存储在铁电体中导致光极化常数可逆变化的光生伙打效应，特别是在铌酸锂中观察到的该效应是众所周知的。作者早先在晶体的顺电相发现的可逆光学损伤（那时介质的铁电极化几乎完全受到补偿），曾称为＊＊＊Ｐ在室温下的光致折变效应，并在文献...     

磁场对周期性极化铌酸锂晶体中产生的窄带太赫兹波的控制研究

本文 利用飞秒激光作用于光折变周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体和掺 镁(Mg)的PPLN(PP-Mg:LN)晶体通过光整流效应产生窄带太赫兹(THz) 辐射,通过外加磁场的 办法对THz脉冲串的振幅和寿命进行有效控制。随着外加磁场的增强,在光折变PPLN晶体中 产生的THz 波的振幅和寿命都随之减小;当外加磁场足够强时,光折变PPLN晶体中产生的THz波将完 全被抑制。外 加磁场之所以能够对THz波的振幅和寿命进行有效控制,主要是由于洛伦兹力的作用使光折 变晶体内部产生了空间电荷场。     

铌酸锂晶体电子结构和光学性质计算

使用基于从头计算平面波赝势法的CASTEP量化软件计算了铌酸锂(LiNbO3)晶体的电子能带结构和线性光学系数,采用耦合微扰方法(CPHF)计算了铌酸锂晶体的非线性光学系数.折射率和倍频系数的计算结果与实验结果基本符合,计算表明铌酸锂晶体中Nb原子的4d轨道电子态和O原子的2p轨道电子态发生了明显杂化.通过分析铌酸锂晶体的价带顶和导带底电子态密度的组成特点可知这些轨道电子态的杂化是其非线性光学效应的主要来源,同时计算还表明铌酸锂晶体中Li-O键具有明显的共价键性.     

周期极化近化学计量掺镁铌酸锂晶体倍频研究

采用气相输运平衡技术,对不同掺镁浓度的铌酸锂进行了近化学计量处理,并检验了其抗光折变性能。实验结果表明,掺摩尔分数为2%的镁的近化学计量铌酸锂晶体,光折变阈值比同成分晶体提高了4个量级。通过施加4.5kV/mm的脉冲电场,在上述1.0mm厚z切晶体上制备出了周期为6.8μm的均匀畴结构。采用声光调Q Nd:YAG激光器作抽运光源,基频光波波长为1.064μm,平均输入功率为230mW,在室温条件下,得到波长为0.532μm,输出功率为2.8mW的倍频绿光输出,倍频转换效率为1.22%。。     

全息法研究LN和Mg:LN晶体波导基片的光损伤

本文报道了用全息法研究铌酸锂(LN)晶体和掺镁铌酸锂(Mg:LN)晶体波导基片光损伤的结果。分别采用钛扩散和质子交换工艺制作波导基片;其中Mg:LN晶体波导基片的抗光损伤能力高于LN基片,质子交换波导片的抗光损伤能力高于钛扩散波导片。     

铈铁掺杂铌酸锂晶体光折变性能的研究

对铈铁掺杂铌酸锂(Ce:Fe:LiNbO3)晶体进行氧化、还原处理。通过红外光谱、紫外可见吸收光谱测试了晶体样品的组成和缺陷结构。采用透射光斑畸变法测试了晶体样品的抗光损伤能力,结果表明:生长态晶体比还原态晶体的抗光致散射能力基本上高一个数量级,氧化态的晶体要比还原态的晶体高两个数量级。采用二波耦合实验测试了晶体样品的光折变性能,结果表明:从氧化到生长再到还原态,衍射效率逐渐降低,响应时间缩短,光折变灵敏度增加,动态范围逐渐降低。     

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.