在外电场作用下BaTiO3单晶中铁电畴极化反转的透射电镜原位研究

通过在样品表面施加电场,利用透射电子显微镜原位观察和研究了BaTiO3单晶中铁电畴的极化反转过程。结果表明,在外加电场作用下,铁电畴发生重新取向,其极化方向逐渐向着与电场方向平行的方向转变．当撤去电场后,又趋向于恢复到初始状态。     

电子束扫描LiNbO_3制备畴反转光栅

使用日产ＨＩＴＡＣＨＩＸ－６５０型扫描电镜实现了ＬｉＮｂＯ３晶体的周期性电畴反转，电子束扫描是在晶体的负畴面实现的．晶体表面上的扫描轨迹是断续的，晶体表面的畴反转宽度小于晶体内部的畴反转宽度。对不同的扫描速率和扫描电流得到了不同的畴反转宽度和深度。对畴反转的机理也进行了探讨。     

周期极化LiNbO3晶片的制备工艺研究

采用外加电场法制备了周期极化LiNbO3单晶(PPLN),实现LiNbO3单晶周期极化的反向脉冲为24.3 kV/mm,单个脉冲宽度为30 ms,脉冲个数为50个。系统研究了脉冲波形、电极形状对周期极化的影响,实验结果证明,框形电极是克服高电压作用下LiNbO3晶片击穿严重的有效方法,成品率是采用梳状电极的5倍。选择合适的脉冲波形对成功制备周期极化的LiNbO3晶体有着极其重要的作用。采用上升时间为5 ms的方形脉冲极大地改善了高电压作用下的边缘被打碎而引发的边缘击穿,及由晶片中间部分出现微细裂纹而引发的体击穿。     

外电场周期极化LiNbO3的高压电源设计

分析了周期极化LiNbO3的极化反转过程和特性，进而提出了一种用于外加电场极化法制作周期极化LiNbO3的极化波形，并完成了相应的高压极化电源的设计与制作。电源可产生梯形波、序列脉冲方波以及由两者组合的多种波形，其最高输出电压为15kV，最大输出电流可达到300μA。用其在LiNbO3晶体上进行了多次极化反转实验，取得了很好的效果。     

铁电材料极化反转特性的研究进展

铁电材料的极化反转是一个新畴成核,然后通过畴壁的移动实现电畴反转的过程.从动力学和热力学两方面概述了极化反转过程,介绍了宏观反转电流的测试方法和微观电畴的成像表征技术,总结了多次极化反转导致的疲劳现象;并对采用压电显微术结合其他技术及应用多维数据模型来深入研究极化反转特性做了展望.     

组合外加电场提高Fe:LiNbO3中90°记录体全息的衍射效率

针对90°全息记录结构的特殊性,在记录和读出阶段分别施加不同极性的外加电场,实现了Fe:LiNbO3晶体中高衍射效率的全息记录和读出.在库赫塔列夫(Kukhtarev)方程基础上引入两维耦合波理论,对组合外加电场提高掺铁铌酸锂晶体光折变特性的机理进行了探讨.实验和理论计算结果都表明这种分别在记录和读出过程施加不同极性组合的外加电场是在Fe:LiNbO3中实现高衍射效率90°记录结构体全息的有效技术方案.     

光折变LiNbO3晶体在Li2CO3粉末中的还原

利用吸收光谱和Ｘ射线粉末衍射，对ＬｉＮｂＯ＿３晶体在Ｌｉ２＿ＣＯ＿３粉末中的还原过程进行了分析和研究，认为其中Ｌｉ￣＋离子在晶格中的扩散迁移是造成还原过程发生的一个重要因素。由此导致的可能的吸收光谱和晶格常数的变化，与实验结果完全符合。     

LiNbO3／SiO2凝胶玻璃的非等温结晶动力学研究

利用差热分析和Ｘ衍射分析对ＬｉＮｂＯ３／ＳｉＯ２凝胶玻璃的非等温结晶动力学进行了研究。利用修正的ＪＭＡ方程直线计算了ＬｉＮｂＯ３和石英的析晶活化能、磷石英的相变活化能和频率因子，根据峰形指数计算了Ａｖｒａｍｉ结晶指数。ＬｉＮｂＯ３的结晶活化能为１４２ｋＪ／ｍｏｌ，ＬｉＮｂＯ３和石英晶体的生长过程受表面或界面控制。最后对凝胶玻璃的析晶难易和稳定性进行了分析。     

准相位匹配LN倍频波导铁电畴反转光栅的研究

从准相位匹配理论出发,对铁电畴反转区域长度和畴界位置的偏差造成偏离理想准相位匹配的情况进行了理论分析和研究,得出这些偏差直接影响二次谐波输出功率。     

(Pb0.76Ca0.24)TiO3薄膜电畴反转行为的压电力显微镜研究

用溶胶-凝胶法在（Pt／Ti／SiO2/Si）衬底制备了（Pb0.76Ca0.24）TiO3（PCT）薄膜。利用扫描力显微镜（SFM）的压电响应模式（PFM）观测了PCT薄膜的纳米尺度畴结构。畴结构和晶粒尺寸相关,尺寸在100nm左右的晶粒表现为单畴,尺寸较大的晶粒表现为多畴。利用压电力显微镜研究了PCT薄膜中电畴的极化反转行为。通过SFM探针对畴施加一系列直流偏压极化,在每次极化后,利用压电响应模式扫描进行压电力成像,获得了与极化电压相关的畴反转信息。用探针施加电压对薄膜极化后,在不同的时间进行压电力成像,研究了电畴的退极化行为。     

飞秒激光刻划铌酸锂实现极化反转的实验研究

采用飞秒激光加工制作周期性极化铌酸锂（PPLN）。实验中利用飞秒激光加工机的高精密加工的特性，在晶体＋Z面刻划出周期性条纹，条纹周期以及深宽比可调，并加均匀的高压电场，通过改变晶体表面形状来影响晶体内部电场分布。实验观察到沿飞秒激光刻划方向有明显的极化现象，以及加工参量对极化反转的影响。该方案比纳秒激光刻划精度高，影响区小，可以做到更高深宽比且保持刻槽规则的形状。直接用激光刻划，无需掩模和光刻工艺．具有较大的灵活性，作为改进制作周期性极化铌酸锂的可选方案，更适合做各种新型器件。     

LiNbO3晶体中光折变光栅的各向异性衍射

光折变晶体中光栅的各向异性衍射可用来提高光折变存储器读出信号的信噪比。本文通过极化率张量对LiNbO3晶体中光栅形成和衍射的偏振特性进行了理论分析,并关重对光栅矢量与晶体光轴共面的情形进行了实验研究。观察到的各向异性衍射读出角度的测量结果与理论计算相符。     

弱热释电效应黑色铌酸锂、钽酸锂晶体研究

采用化学还原工艺，在CO2与H2混合气氛下对LN和LT晶片分别进行700℃和450℃退火处理，成功地制备了LN和LT黑色晶片。静电位差、光透过率测量结果表明，还原处理后LN和LT晶片的热释电现象基本消失，其光透过率也显著降低。居里温度测试表明，还原处理对晶体的居里温度没有影响。     

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。     

铌酸锂定向耦合器的优化设计

分析了定向耦合器几个参数的相互关系,设计了钛扩散铌酸锂定向耦合器的仿真方案,用BPM软件对不同耦合间距的定向耦合器对工艺的容差进行了模拟计算,得到了几种耦合间距/串音变化的组合.     

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。     

Ti:LiNbO3光波导在中红外波段的有效折射率研究

应用变分法修正计算表面折射率增量的计算公式 ,并计算Z切Ti:LiNbO3光波导在中红外波长 3 .0、3 .3 9μm导模的有效折射率 ,给出了单模、截止、多模的制备参数。     

飞秒激光在LiNbO3晶体上烧蚀衍射光栅

利用脉冲宽度为50 fs,中心波长为800 nm,重复频率为1000 Hz的乜秒激光脉冲在LiNbO3晶体上烧蚀表面衍射光栅,采用632.8 nm的He-Ne激光测量不同光栅的衍射效率.在激光脉冲能量和光栅常数相同的情况下,烧蚀速率由20 μm/s增大到200 μm/s时,所加工光栅的1级衍射效率从1.7%增大到2.3%;如果光栅常数和烧蚀速率不变,将激光脉冲能量由70 nJ增大到110 nJ,所加工光栅的1级衍射效率从1.9%减小到1.3%;随着光栅常数的增大,在LiNbO3晶体上烧蚀光栅的各级衍射效率也随之增加.对实验结果进行理论分析表明,可以通过提高烧蚀速率、降低激光脉冲能最和增大光栅常数来提高飞秒激光加工光栅的衍射效率.     

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。     

激光脉冲沉积法在Si(100)上生长c轴择优取向的LiNbO3晶体薄膜及其性能

采用激光脉冲沉积(PLD)法在Si(100)衬底上生长得到了完全c轴择优取向的LiNbO3(LN)薄膜,X射线衍射分析表明LN(006)衍射峰的半峰宽为0.35°.利用棱镜耦合器,激光可以被耦合到LN薄膜中,形成TE和TM模式的光波导.测得LN薄膜的折射率n0为2.285,薄膜的厚度为0.199μm.