压电陶瓷（应用和制造）

一、前言具有钙钛矿结构的铁电介质和反铁电介质构成了压电陶瓷的基础。工业中使用了以钛酸钡、锆钦酸铅、锆钛酸铅镧、钛酸铅、钦酸铋和另一些具有类似钙钛矿复杂结构的含铋铁电介质、铌锂酸铅以及碱金属为基础的混合物。最广泛采用的以锆钛酸铅为基础的压电陶瓷,是由若干多晶相、非晶相以及充气孔     

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.     

掺镁铌酸锂晶体的线膨胀系数的测定

对用提拉法生长的掺镁铌酸锂晶体的热膨胀性质进行了研究.分别测定了掺镁铌酸锂晶体在c轴和a轴方向上的线膨胀系数,与固液同成份铌酸锂晶体进行了比较,并进行了讨论.     

激光烧结制备铌酸锂陶瓷研究

采用激光烧结制备铌酸锂陶瓷的研究.采用CO2激光直接辐照铌酸锂陶瓷素坯,激光功率为150 W,烧结温度为980 ℃左右.与采用传统固相反应烧结技术制备的铌酸锂陶瓷相比,激光烧结制备的铌酸锂陶瓷相对介电常数降低、易于极化、压电常数d33为6 pC/N.通过X射线衍射、扫描电镜和拉曼光谱表征,分析了激光烧结铌酸锂陶瓷的物相、显微结构和性能改变的机理.     

掺杂对光折变晶体性能的影响

以钛酸钡，铌酸锶钡和铌酸钾钡锶钡「（Ｋ１－６Ｎａｙ）０．４（ＳｒｘＢａ１－ｘ）０．８Ｎｂ２Ｏ６，ＫＮＳＢＮ」为例，评述掺杂对提高光折变晶体性能的重要作用。     

离子注入铌酸锂平面波导双折射特性的研究

为了获得折射率信息,采用UT00-FPD型椭偏仪对5mm×10mm×1mm铌酸锂晶体及注入镓的铌酸锂晶体波导的双折射特性进行了测量.首先对铌酸锂晶体测量结果进行建模及数据处理,得到晶体在190nm～1700nm之间的双折射特性;在此模型的基础上,进一步对注入镓的铌酸锂晶体波导进行了建模和数据处理,得到了波导层的双折射率的分布.所得表征结果为铌酸锂晶体波导在光子器件中的应用提供了有用的信息.     

日光照射PZT压电陶瓷——改善压电振子频率稳定性的一种方法

<正> PZT压电陶瓷元器件的生产和使用已由于推广了新配方、新工艺而进步和广泛了,它与石英晶体、铌酸铿、钽酸锂等压电材料相比,具有料源丰富、工艺简单、成本低廉等优点,有着广泛的应用前途。但其显著弱点之一是稳定性不如单晶材料,从而限制了     

锌离子注入铌酸锂晶体的光谱特性

利用离子注入技术和氧气氛围高温退火制备了不同掺锌剂量的铌酸锂样品,并研究了锌离子浓度以及退火状态对铌酸锂晶体紫外和红外波段特性的影响。紫外波段,锌离子的注入使铌酸锂晶体的吸收边红移,退火后吸收边均与纯铌酸锂晶体的相同,锌离子的注入降低了铌酸锂晶体的透射率;红外波段,纯铌酸锂晶体分别在3486 cm-1、2851 cm-1和2917 cm-1处出现主次吸收峰,掺锌样品的主吸收峰位置与纯铌酸锂晶体相比发生微小的红移,X切向铌酸锂样品有明显的次吸收峰,而退火前Z切向铌酸锂样品的次吸收峰不明显,退火后吸收峰变锐利。锌离子的注入以及退火状态对铌酸锂晶体的透射率有影响,分别增强和减弱X切向和Z切向铌酸锂晶体的透射率。     

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.     

压电传感器在煤气灶电子点火器上的应用

煤气灶电子点火器是利用压电传感器工作原理进行点火的。压电传感器采用某些特殊材料制成。某些晶体受一定方向外力作用而发生机械变形时,相应地在一定的晶体表面产生符号相反的电荷(即产生电位差),外力去掉后,电荷消失。力的方向改变时,电荷的符号也随之改变,这种现象称压电效应(正压电效应)。反之当晶体带电或处于电场中,则产生机械应力,这种现象称电致伸缩效应或逆压电效应。具有压电效应的材料称压电元件或压电材料。压电材料分为两类,其中一类是单晶压电材料(如石英晶体);另一类是极化的多晶压电陶瓷(如钛酸钡、锆钛酸钡等)。     

铌酸锂掺杂石英光纤拉曼增强特性研究

为了获得高拉曼增益特种石英光纤,提高拉曼光纤 放大器增益,本文研究了铌酸锂掺杂石英光纤的拉曼散射增强特性,采用改进化学气相沉积(MCVD)法制备出了铌酸锂掺杂石英光纤样品,其在1550nm 波长处的传输损耗为5dB/km。测得了铌酸锂掺杂石英光纤的拉曼光谱,并与相同长度的常 规单模光纤拉曼 光谱进行了对比,发现铌酸锂掺杂石英光纤具有更高的拉曼散射强度,在几个主要峰位处, 铌酸锂掺杂石 英光纤的拉曼散射强度为常规单模光纤的3.8～4.8倍。同时,搭建了 拉曼光纤放大器系统,分别测得铌酸 锂掺杂石英光纤和常规单模光纤的拉曼散射放大增益。实验结果表明,铌酸锂掺杂石英光纤 拉曼放大增益 约是常规单模光纤的2倍。因此,铌酸锂掺杂石英光纤作为拉曼光纤放大器的增益介质将可 取代常规单模 光纤,并能有效地提高拉曼光纤放大器的放大效果。     

铌酸锂薄膜微腔激光器研究进展（特邀）

绝缘体上铌酸锂薄膜凭借铌酸锂晶体优异的光学性能和薄膜器件的易加工和可集成特性,被视为理想的集成光学平台。除了波导、调制器等传输、控制器件方面的研究之外,最近铌酸锂薄膜激光器的研究也取得了显著的进展。文中将对最近迅速发展的铌酸锂薄膜微腔激光器的研究现状进行综述。首先,介绍铌酸锂晶体和铌酸锂薄膜稀土离子掺杂的主要技术方案,以及近期有关于稀土离子掺杂铌酸锂薄膜微纳光学器件制备方面的探索;其次,总结近年来掺铒铌酸锂薄膜微盘腔、微环腔激光器方面的研究进展;然后,阐述微腔激光器体系几种常见的实现单模激光器方法的工作机理,介绍研究者们利用“游标效应”调制模式损耗等方式实现掺铒铌酸锂薄膜单模激光器的研究进展;最后,基于目前报导的铌酸锂薄膜激光器研究成果,对目前研究存在的局限性以及未来的研究方向进行了探讨。     

声表面波速度的计算

石英和铌酸锂晶体具有优良的压电性能,常用来制作声表面波(SAW)器件(如延迟线、滤波器、振荡器、卷积器、声光器件等)的基底.该文推导表面波晶体声学基本方程和表面波力学边界条件方程,使用一种新的计算表面波声速的循环迭代法,分别对石英、铌酸锂2种晶体,在最佳的退耦声弧矢面,即yz平面内,系统计算沿不同方向的声表面波速度,并绘制出倒速度曲线.     

铁电陶瓷中的压电效应和电致伸缩效应

本文根据热力学理论和对称性原理,阐述了铁电陶瓷中的压电效应和电致伸缩效应。并证明已极化铁电陶瓷在外加小交变电场作用下呈现出来的总的压电效应应包括“直接压电效应”和“等效压电效应”两部分机理的贡献。     

热电探测器指南

本文概述了热电探测器的工作原理,导出了响应率、噪声、噪声等效功率以及探测率。按不同噪声源讨论了响应率与频率的相互关系。 本文也介绍了硫酸三甘肽、钽酸锂、铌酸锶钡、热电陶瓷以及偏聚氟乙稀五种主要热电材料的性能和影响选择材料的因素并且总结了三种规格的探测器的特性曲线。 本文也报导了目前流行的探测器的种类及一些使用情况,还简单介绍了将来的展望。     

高能强场太赫兹源与铌酸锂晶体

高能强场太赫兹（THz）源在国土安全、通信雷达、生物医疗等领域有重要的应用价值。然而，一直以来THz源的辐射输出能量小、转化效率低，阻碍了强场THz前沿科学与应用研究的发展。基于铌酸锂倾斜波前技术，飞秒激光抽运铌酸锂晶体有望实现能量更高的极端强场THz输出。从材料角度阐述了铌酸锂强场THz源产出的研究进展，总结了强场THz源对铌酸锂晶体的性能要求：均匀掺镁铌酸锂、低浓度掺镁近化学计量比铌酸锂、大口径铌酸锂晶体。最后，介绍了近年来周期极化铌酸锂和铌酸锂单晶薄膜等微纳结构的调控在THz源领域的应用研究。     

铁电晶体铌酸钾锂的倍频性能研究

用cw-Ti:sapphire激光对不同组成的熔体中生长得到的铌酸钾锂晶体进行了倍频性能研究。实验结果表明,只有当晶体中Li离子含量达到一定值时,铌酸钾锂晶体才具有非线性光学效应;晶体中Li离子含量越高,倍频性能越好,Li2O浓度为26mol％的熔体中生长得到的铌酸钾锂晶体的倍频实验的结果表明,该晶体能对820－960nm的近红外cw-Ti:sapphire激光倍频实现蓝绿光输出,具有较好的倍频性能。     

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。     

关于电致伸缩方程

本刊1982年第4期发表了四川大学许祖谦老师的“铁电陶瓷中的压电效应和电致伸缩效应”一文后,许多读者对铁电陶瓷呈现出的压电效应的机理提出许多看法。为此,本刊于1984年第2期发表了山东大学胡启文老师的“晶体和陶瓷中的压电效应与电致伸缩效应”一文,又引起了许多读者的反映,现将天津大学王裕斌老师的“关于电致伸缩方程”一文发表。至今,关于铁电陶瓷呈现出的压电效应包括“直接压电效应”和“等压电效应”的机理仍在争论不休,我们认为这种学术上的讨论是严肃认真的,本刊编辑部感谢广大学者的支持,并就此专题讨论暂告一段落。     

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。