近化学计量比掺镁铌酸锂晶体周期极化特性研究

采用汽相输运平衡技术制备出了高质量近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,系统研究了晶体中的 [Li]/ [Nb]比含量对其畴极化电场的影响 .实验结果表明 :随着晶体中 [Li]/ [Nb]比的提高 ,畴极化反转电场呈明显下降趋势 ,使用近化学计量比掺镁铌酸锂晶体 ,我们在 3.5± 0 .1kV/mm大小的外加极化电场条件下 ,成功地实现了 1.0mm厚度的周期极化畴反转 .我们用铌酸锂晶体的缺陷模型对实验结果给出了合理的解释 .     

一种新型梯度电场控制光开关的原理研究

基于LiNbO3晶体的电光效应,提出一种利用外加梯度电场控制的新型1×2电光开关的设计理论.采用理论计算及有限元数值模拟的方法对晶体的电光偏转效果及其内部梯度电场的分布进行了分析,讨论了外加电场强度、晶体尺寸、电极条数等对光线偏转角度的影响.分析结果表明,外加梯度电场可以在LiNbO3晶体内部形成折射率的梯度变化,造成光线逐步偏转,且外加电场强度越大,电极条数越多,偏转角度越大.对尺寸为2 mm×2 mm×4 mm的LiNbO3晶体施加的外部电场最大值在1 kV/mm的量级时,光线总偏转角可达到2°(340 mrad)左右,有效地实现了1×2光开关的效果.     

基于平衡探测的集成光波导电场传感器研制

为了进一步提高传感系统的灵敏度,在一片铌酸锂晶片上设计双平行非对称马赫-曾德尔干涉仪型光波导结构,并在光波导的周围设计分段电极,实现方向相反的电光调制,为此研制出尺寸为78 mm×14 mm×7.5mm的集成光波导电场传感器.采用LTspice仿真软件设计一种跨阻抗平衡光电探测电路,采用差分法实现对共模噪声的抑制,从而提高电场传感器的灵敏度.实验结果表明,传感系统时域可测电场强度范围为33～3000 V/m,线性动态范围为35 dB,适用于弱电场的时域测量.     

高精度纳秒强电磁脉冲集成光学电场传感器性能分析

基于铌酸锂(LiNbO₃)结构研制了一种采用马赫-曾德尔干涉仪与领结天线的、可用于纳秒强电磁脉冲测量的高精度电场传感器。通过实验对传感器性能进行了验证,结果表明:该传感器在对纳秒电磁脉冲上升时间、下降时间与脉冲宽度的测量中,最大误差分别仅为3.9%、4.3%与0.3%,测量数据线性度达到0.9991,最小/最大可测电场强度分别达到3kV/m和50kV/m。     

周期极化铌酸锂绿光倍频器的研究

利用外加电场的方式，在0.5mm厚的z切铌酸锂晶体中实现了周期性极化反转，基频光波波长为1.064μm，功率为1.75W，在20℃的室温下，得到波长为0.532μm，输出功率为0.9mW的连续倍频绿光输出，倍频转换效率为0.052%。     

高掺镁铌酸锂晶体周期极化及倍频特性研究

研究了掺镁(5mol％)铌酸锂晶体的周期极化特性,发现晶体的极化矫顽场仅为3kV／mm,根据镁掺杂对晶体本征缺陷的影响解释了极化矫顽场降低的原因．采用短脉冲极化电场,对极化电流的热效应进行抑制从而消除了晶体均匀性对制备周期极化光栅的影响,在1mm厚的掺镁(5mol％)铌酸锂晶体上成功制备出了均匀的周期极化光栅．在室温下,利用1．064μm的Nd：YAG调Q激光器对得到的周期极化掺镁铌酸锂晶体进行了倍频实验,在输入功率为75mW时,得到3．5mW的532nm倍频绿光输出,转换效率为4．6％．     

紧凑高效的Nd:YVO_4/PPMgLN腔内倍频3.8W连续绿光激光器

研究了一种基于周期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体做倍频器件的新型、紧凑和高功率连续绿光激光器。利用外加电场极化法成功制备了厚度为1 mm,短周期为6.95μm,占空比接近50%,大面积均匀的PPMgLN;在6.8 W单管激光二极管(LD)抽运的情况下,利用通光长度仅1 mm的PPMgLN,腔内倍频获得了3.8 W的绿光532 nm激光输出,光-光转换效率高达56%。     

周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡研究

为了实现高转化率3m红外激光光参量振荡输出,采用外加脉冲电场法在厚度为1mm、掺摩尔分数为0.05的镁铌酸锂晶体上成功制备了周期为31.2m的极化光栅,理论计算并模拟了1064nm激光抽运周期极化铌酸锂晶体时,闲频光波长随温度的对应关系,并进行了实验验证。利用1064nm声光调Q Nd:YAG激光器作为抽运源对样品进行了光学参量振荡实验,其中,脉冲激光脉宽为200ns,重复频率是20kHz。在控制温度为80℃、输入抽运光功率为5.567W时,光参量振荡输出波长3m的闲频光功率为1.141W,光光转换效率达到20.1%。结果表明,通过此方法制备的周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡,具有较高的光光转换效率。     

掺Fe的钽铌酸钾钠晶体的电光及电控衍射性能

报道了掺铁(Fe)的钽铌酸钾钠(KNTN)晶体的电光及电控衍射性能。利用顶部籽晶助溶剂法生长了高质量的晶体,居里温度为15℃;利用单光束椭偏法测量了晶体的有效二次电光系数Reff,在居里温度附近,Reff高达1.05×10-15 m2/V2,电光调制能力相当于铌酸锂的19倍(利用LiNbO3的γ33=30.8×10-12 m/V,偏压为500V/mm),Reff随着温度的升高而减小。利用二波耦合实验装置测量了晶体的电控衍射性能,当施加在晶体上的电场从0增加到900V/mm时,晶体的衍射效率先增大后减小,并且在外加电场为700V/mm时达到最大值80%。结果表明,Fe:KNTN是一种优异的电光晶体和电控衍射晶体。     

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%。。     

Development and analysis of electric field sensor using LiNbO3 optical modulator

The sensitivity of an electromagnetic field sensor which uses a LiNbO₃ electrooptical crystal and an optical-fiber link is improved by using a Mach-Zehnder interferometer, whose half-wave voltage is about 4 V at 1.3-μm wavelength, and a YAG laser pumped by a laser diode whose output power is 25 mW. The resulting frequency response is about flat from 100 Hz to 300 MHz, and the minimum detectable electric field strengths are 0.22 mV/m at 50 MHz and 0.079 mV/m at 750 MHz. The variation of the sensitivity with the frequency and element length are analyzed using the moment method, and the calculated results agree with the measured results. The measurement of the cross-polarization of the sensor indicates that this property is similar to that of a dipole antenna. The improved sensor can measure an electromagnetic impulse whose peak value is larger than 10 V/m and whose width is wider than 5 ns     

MOCVD生长的SiC衬底高迁移率GaN沟道层AlGaN/AlN/GaN HEMT结构

用MOCVD技术在高阻6H-SiC衬底上研制出了具有高迁移率GaN沟道层的AlGaN/AlN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结构材料,其室温和80K时二维电子气迁移率分别为1944和11588cm2/(V·s),相应二维电子气浓度为1.03×1013cm-2;三晶X射线衍射和原子力显微镜分析表明该材料具有良好的晶体质量和表面形貌,10μm×10μm样品的表面粗糙度为0.27nm.用此材料研制出了栅长为0.8μm,栅宽为1.2mm的HEMT器件,最大漏极饱和电流密度和非本征跨导分别为957mA/mm和267mS/mm.     

基于锆钛酸铅的低电压驱动MEMS电场传感器研究

该文提出一种基于锆钛酸铅(PZT)的低电压驱动微机电系统(MEMS)电场传感器。该传感器基于电荷感应原理,其敏感单元由固定电极和可动电极构成。固定电极与可动电极均为感应电极,同时两者又是屏蔽电极。在PZT压电材料的驱动下,可动电极产生垂直于敏感芯片基底的振动并且与固定电极形成交互屏蔽,当存在待测电场时,分别在可动电极和固定电极上产生相位差为180°的感应电流信号。该文进行了传感器的设计和有限元仿真,提出敏感微结构的加工工艺流程,突破了基于PZT压电材料的可动电极MEMS工艺兼容制备技术,完成了敏感芯片制备,对传感器进行了性能测试。该传感器具有工作电压低的突出优点。实验测试表明,在0～50 kV/m电场强度范围内,采用1 V交流驱动电压,电场传感器的灵敏度为0.292 mV/(kV/m),线性度为2.89%。     

金刚石结构光子晶体的计算与制备

通过平面波法计算金刚石结构光子晶体的禁带特征,得出:当RA=0.16时,禁带宽度最大;当晶格常数a=8.5mm时,对应的最大禁带宽度为3.5GHz,对应的禁带范围为15.3～18.7GHz.利用CAD软件设计了在x,y,z三个方向上的周期数分别为2,4,6的金刚石结构的光子晶体模型,并采用立体印刷技术制备出了17.4mm×36.54mm× 54.32mm的三维微波金刚石光子晶体.最终通过HP网络测试仪对样品的禁带特征进行测试,结果表明;在晶体的＜100》方向上存在频率为14.7～18.5GHz的光子禁带,这与理论值相一致.当电磁波频率为17GHz时,对应的衰减率为-30dB.     

反射式掺杂液晶光子晶体光纤电场传感实验研究

提出了一种反射式结构的掺杂向列液晶(NLC)光子晶体光纤(PCF)电场测量传感器。传感器由小于1cm长的掺入液晶实芯PCF构成,在掺杂光纤端面镀Ag膜以提高端面反射率。通过实验,测量出了反射光强随电场强度增加的变化情况,证实了设计的传感器可以用于电场在1.4～3.7kVrms/mm范围内的电场测量,同时获得了镀膜对反射光强的影响以及对传感器灵敏度、精度的影响。     

Estimation of electron mobility of n-doped 4, 7-diphenyl-1, 10-phenanthroline using space-charge-limited currents

The electron mobilities of 4, 7-diphenyl-1, 10-phenanthroline (BPhen) doped 8-hydroxyquinolinatolithium (Liq) at various thicknesses (50-300 nm) have been estimated by using space-charge-limited current measurements. It is observed that the electron mobility of 33 wt% Liq doped BPhen approaches its true value when the thickness is more than 200 nm. The electron mobility of 33 wt% Liq doped BPhen at 300 nm is found to be ～5.2 × 10~(-3) cm~2/(V·s) (at 0.3 MV/cm) with weak dependence on electric field, which is about one order of magnitude higher than that of pristine BPhen (3.4 × 10~(-4) cm~2/(V·s)) measured by SCLC. For the typical thickness of organic light-emitting devices, the electron mobility of doped BPhen is also investigated.     

基于磁流包覆冷却拉锥全光纤磁场传感器特性研究

为提高光纤传感器磁场检测中的敏感度,进一步实现弱磁场环境中的高精度场强勘测,提出一种基于磁流包覆与冷却拉锥透射式全光纤高灵敏磁场传感器,拉锥过程采用间歇式停顿冷却技术,可更加便捷获得高质量干涉谱,减缓光子晶体光纤空气孔塌缩,制作工艺简单,具有可操纵性强、灵敏度高、损耗小等优势,实现了高灵敏磁场环境实时在线检测,并对传感器的变温影响进行了讨论。实验结果表明,光子晶体光纤的拉锥长度为5.5mm、腰椎直径为75μm时,可得到良好的干涉光谱,在0~78 Oe(1 Oe■79.578A·m-1)磁场范围内,灵敏度达95pm/Oe,线性拟合度为98.31%。     

弛豫铁电单晶三轴加速度传感器

该文提出了一种适用于低频测试的弛豫铁电单晶三轴加速度传感器的结构形式,加速度传感器每个坐标轴由一个单晶弯曲梁敏感元件组成。通过有限元仿真分析了弯曲梁结构中的单晶层厚度、基梁金属层厚度及基梁材料等结构尺寸参数对谐振频率及加速度灵敏度的影响,找到最优结构尺寸,研制了弛豫铁电单晶三轴加速度传感器样品并进行测试。测试结果表明,弛豫铁电单晶三轴加速度传感器各个方向的一致性良好,加速度灵敏度达86.1 mV/(m·s^-2),可以工作在10～400 Hz的低频段。