光折變非線性光學(xué)材料鈮酸鋰晶體

前言

光折變非線性光學(xué)領(lǐng)域是沿兩條途徑發(fā)展的：一是研制高性能、高質(zhì)量的光折變材料，二是研究光折變晶體的各種非線性特性及其在光學(xué)存儲(chǔ)、光學(xué)信息處理和光計(jì)算中的應(yīng)用。研制高性能光折變晶體是通過尋找新型晶體材料和在已發(fā)現(xiàn)具有光折變效應(yīng)的晶體中進(jìn)行各種元素的摻雜來實(shí)現(xiàn)。隨著當(dāng)代信息迅速發(fā)展，信息的大規(guī)模的存儲(chǔ)、傳輸和處理一直是技術(shù)研究的熱點(diǎn)。鈮酸鋰具有多功能性能，如電光、聲光、非線性、光折變、壓電、鐵電和熱電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了多種器件應(yīng)用，例如，鈮酸鋰晶體和摻雜鈮酸鋰晶體用于生產(chǎn)表面波器件、高頻高溫?fù)Q能器、紅外探測器、激光調(diào)制器、激光倍頻器、Q開關(guān)和參量振蕩器、無線電高頻濾波器、延遲線、光波導(dǎo)放大器、光波導(dǎo)激光器，以及光放大、光計(jì)算、三維體全息存儲(chǔ)、位相共軛、全息關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)和光纖通信中的光隔離器。鈮酸鋰晶體具有特殊的結(jié)構(gòu)，幾乎能容納所有金屬元素，作為雜質(zhì)摻進(jìn)并改變晶體的結(jié)構(gòu)性能、化學(xué)性能、光學(xué)性能，而且可進(jìn)行高濃度摻雜，在LiNbO3中摻鎂濃度可達(dá)30mol％。

內(nèi)容概要

　　《光折變非線性光學(xué)材料：鈮酸鋰晶體》介紹用提拉法和頂上籽晶溶液法生長同成分和近化學(xué)計(jì)量比摻雜鈮酸鋰晶體，研究其晶體生長工藝、缺陷結(jié)構(gòu)、抗光損傷、光學(xué)性能、光折變性能、全息存儲(chǔ)性能和倍頻性能，并介紹大容量體全息存儲(chǔ)、位相共軛、全息關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)、波導(dǎo)和倍頻的應(yīng)用研究。全書分摻雜鈮酸鋰晶體的基礎(chǔ)理論、鈮酸鋰晶體應(yīng)用基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究等三大部分，共十七章?！豆庹圩兎蔷€性光學(xué)材料：鈮酸鋰晶體》可供材料、物理、化工和光信息存儲(chǔ)等專業(yè)的科技人員和研究生參考。

書籍目錄

前言第一章 鈮酸鋰晶體1.1 鈮酸鋰晶體概述1.2 鈮酸鋰晶體摻雜改性1.3 摻雜鈮酸鋰晶體的應(yīng)用1.3.1 光學(xué)體全息存儲(chǔ)1.3.2 熱固定法1.3.3 電固定法1.3.4 雙光子固定法1.3.5 單摻雜或非摻雜雙光子固定法1.3.6 雙摻雜雙光子固定法1.4 光折變晶體的位相共軛1.5 全息關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)1.6 集成光學(xué)的應(yīng)用1.6.1 光波導(dǎo)簡述1.6.2 光波導(dǎo)理論1.6.3 平面光波導(dǎo)的傳播模式1.6.4 激光光束與波導(dǎo)之間的耦合方式1.6.5 基片的制備1.7 非線性光學(xué)的應(yīng)用參考文獻(xiàn)第二章 鈮酸鋰晶體的生長2.1 提拉法生長鈮酸鋰晶體2.1.1 原料合成2.1.2 原料的預(yù)燒結(jié)2.1.3 晶體生長2.1.4 設(shè)備安裝2.1.5 溶質(zhì)分疑和組分過冷2.1.6 鈮酸鋰晶體生長的工藝參數(shù)2.1.7 晶體生長過程2.1.8 晶體的極化2.1.9 晶體的加工2.2 單摻雜LiNbO3晶體的生長2.2.1 晶體生長和樣品的制備2.2.2 提高鈮酸鋰晶體光折變效應(yīng)的摻雜濃度2.2.3 氧化和還原處理2.3 單摻和雙摻雜鈮酸鋰晶體(抗光損傷雜質(zhì))的生長2.3.1 摻抗光損傷雜質(zhì)LiNbO3晶體的生長工藝2.3.2 防止晶體開裂2.3.3 生長條紋及其抑制2.4 不同Li／Nb比LiNbO3晶體的生長2.5 化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體的生長2.5.1 雙坩堝技術(shù)2.5.2 氣相交換平衡法2.5.3 頂上籽晶熔液生長(TSSG)法(熔鹽提拉法)生長化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體2.6 提拉法生長晶體的優(yōu)缺點(diǎn)2.7 坩堝下降法生長LiNbO3晶體參考文獻(xiàn)第三章 鈮酸鋰晶體的光折變效應(yīng)3.1 光折變效應(yīng)簡介3.2 光折變效應(yīng)的特點(diǎn)3.3 光折變效應(yīng)的發(fā)展3.4 光激發(fā)電場載流子的產(chǎn)生3.5 電荷載流子的輸運(yùn)3.5.1 擴(kuò)散3.5.2 漂移3.5.3 光生伏打效應(yīng)3.5.4 電荷輸運(yùn)方程3.6 光折變效應(yīng)基本方程3.7 光致空間電荷場3.8 LiNbO3晶體中的光折變中心3.9 光折變效應(yīng)的物理過程3.9.1 In：Ce：Cu：LiNbO3晶體中載流子輸運(yùn)模型3.9.2 雙光子LiNbO3晶體的光伏場與光強(qiáng)的關(guān)系參考文獻(xiàn)第四章 鈮酸鋰晶體的結(jié)構(gòu)及缺陷4.1 鈮酸鋰晶體的基本結(jié)構(gòu)4.2 鈮酸鋰晶體的本征缺陷結(jié)構(gòu)4.3 鈮酸鋰晶體的非本征缺陷結(jié)構(gòu)4.3.1 二價(jià)摻雜離子的占位4.3.2 高價(jià)摻雜離子的占位4.4 鈮酸鋰晶體中Li／Nb比對(duì)結(jié)構(gòu)和性能的影響4.4.1 Li／Nb比對(duì)鈮酸鋰晶體Raman譜線寬的影響4.4.2 Li／Nb比對(duì)鈮酸鋰晶體居里溫度的影響4.4.3 Li／Nb比對(duì)鈮酸鋰晶體折射率的影響4.4.4 Li／Nb比對(duì)相匹配角和相匹配溫度的影響4.4.5 Li／Nb比對(duì)鈮酸鋰晶體密度和晶胞參數(shù)的影響4.4.6 Li／Nb比對(duì)鈮酸鋰晶體光折變性能的影響4.5 其他電荷輸運(yùn)模型4.5.1 電子一空穴競爭模型4.5.2 雙中心電荷輸運(yùn)模型4.5.3 三價(jià)態(tài)電荷輸運(yùn)模型參考文獻(xiàn)第五章 鈮酸鋰晶體的生長基元與結(jié)晶形貌5.1 化學(xué)鍵5.2 晶體構(gòu)型與化學(xué)鍵5.3 晶體生長理論模型概述5.4 鈮酸鋰晶體的形貌5.4.1 晶體的結(jié)晶形貌5.4.2 LN晶體結(jié)構(gòu)與形貌5.5 LN熔體結(jié)構(gòu)與生長基元5.5.1 LN熔體結(jié)構(gòu)5.5.2 LN晶體生長基元5.6 鈮酸鋰晶體的結(jié)晶習(xí)性5.6.1 鈮酸鋰晶體結(jié)晶學(xué)特征5.6.2 鈮酸鋰結(jié)晶習(xí)性5.7 影響晶體結(jié)晶形態(tài)的因素參考文獻(xiàn)第六章 摻雜鈮酸鋰晶體雙光束耦合及光折變性能6.1 雙光束耦合理論6.2 摻雜鈮酸鋰薄晶體指數(shù)增益系數(shù)6.2.1 雙光束耦合實(shí)驗(yàn)6.2.2 基于大角光致散射的機(jī)理分析6.3 Ce：Mn系列LiNbO3晶體的光學(xué)性能和光折變性能6.3.1 Ce：Mn系列鈮酸鋰晶體的原料配比6.3.2 差熱分析結(jié)果6.3.3 晶體的極化及氧化還原處理6.3.4 氧化還原處理6.3.5 紅外光譜測試結(jié)果6.3.6 OH一吸收峰移動(dòng)機(jī)理研究6.3.7 紫外一可見吸收光譜分析6.3.8 Li／Nb比對(duì)Ce：Mn：LiNbO3的指數(shù)增益系數(shù)的影響6.3.9 雙光束耦合衍射效率測試6.3.1 0溫度對(duì)Ce：Mn：LiNbO3晶體的指數(shù)增益系數(shù)的影響參考文獻(xiàn)第七章 雙摻雜鈮酸鋰晶體光折變效應(yīng)7.1 雙摻雜鈮酸鋰晶體光折變增強(qiáng)的理論研究7.1.1 雙摻雜晶體中載流子輸運(yùn)模型7.1.2 雙摻雜晶體的光折變動(dòng)力學(xué)方程7.1.3 速率方程的穩(wěn)態(tài)解7.2 雙摻雜鈮酸鋰晶體光折變增強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)研究7.3 Ce：Fe：LN晶體的光學(xué)性能和光折變性能7.3.1 Ce：Fe：LN晶體的成分配比7.3.2 居里溫度7.3.3 Ce：Fe：LN晶體的極化7.3.4 鈰鐵系鈮酸鋰晶體晶格常數(shù)的計(jì)算及其結(jié)構(gòu)分析7.3.5 紫外一可見光吸收光譜7.3.6 基礎(chǔ)吸收邊移動(dòng)機(jī)理7.3.7 Ce：Fe：LN晶體的光折變性能參考文獻(xiàn)第八章 摻雜鈮酸鋰晶體全息存儲(chǔ)性能研究8.1 衍射效率8.1.1 靜態(tài)型全息光柵的衍射效率……第九章 摻雜鈮酸鋰晶體全息存儲(chǔ)及其應(yīng)用第十章 光折變晶體中位相共軛效應(yīng)及溫度效應(yīng)第十一章 鉺系列鈮酸鋰晶體的光學(xué)性能第十二章 鎂系列和鋅系列鈮酸鋰晶體的光折變性能第十三章 錮系列和鈧系列鈮酸鋰晶體的光折變性能第十四章 鋯系列鈮酸鋰晶體光折變性能第十五章 鉿系列鈮酸鋰晶體光折變性能第十六章 近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體的光學(xué)性能和光折變性能第十七章 摻雜鈮酸鋰晶體倍頻性能研究

章節(jié)摘錄

插圖：目前，光折變晶體全息存儲(chǔ)的固定方法根據(jù)原理的不同主要分為兩類：離子固定法和雙光子固定法。離子固定法包括熱固定和電固定法。離子固定是指，當(dāng)光折變晶體在受熱或外加電場時(shí)內(nèi)部離子可以移動(dòng)，而當(dāng)冷卻或有外加電場時(shí)內(nèi)部離子不能移動(dòng)，利用光折變晶體的這一特性來實(shí)現(xiàn)全息存儲(chǔ)固定。雙光子固定法是目前非常引人注目的非揮發(fā)性存儲(chǔ)方法，包括摻雜雙光子固定法（也稱為兩步記錄法）和雙摻雜雙光子固定法。雙光子固定法是指，在進(jìn)行光柵記錄過程中同時(shí)有不同頻率的兩束光照射晶體，其中有在開關(guān)光存在時(shí)對(duì)記錄光敏感，能實(shí)現(xiàn)全息存儲(chǔ)，而在開關(guān)光不存在時(shí)晶體對(duì)記錄光不敏感，因此讀出光便無法擦除所存儲(chǔ)的信息。雙光子固定法直接采用全光的方法記錄與擦除，與熱固定法相比，它讀寫與擦除效率速度快，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換效率高，具有極好的應(yīng)用前景。這種方法是利用兩種能量不同的光子來產(chǎn)生載流子（如圖1.1，只考慮載流子是電子的情況），第一個(gè)光子將-處于深能級(jí)的電子激發(fā)到靠近導(dǎo)帶的中間能級(jí)，當(dāng)電子暫時(shí)處于中間能級(jí)時(shí)，第二個(gè)光子（與第一個(gè)光子頻率不同）將電子激發(fā)到導(dǎo)帶上，電子在導(dǎo)帶上遷移、擴(kuò)散、最終被深淺陷阱俘獲，形成位相光柵。當(dāng)用波長較長的光束讀取信息時(shí)，由于它的能量不足以將較深能級(jí)中的電子激發(fā)出來，因而它就不會(huì)擦除位相光柵。當(dāng)需要擦除時(shí)用兩束光同時(shí)照射或用波長較短的光（開關(guān)光）單獨(dú)照射。1.3.5單摻雜或非摻雜雙光子固定法對(duì)于非摻雜的同成分鈮酸鋰晶體，雙光子固定法是利用晶體的本征缺陷來實(shí)現(xiàn)的。在同成分鈮酸鋰晶體中，本征缺陷包含反位鈮Nb4L+離子，它在晶體內(nèi)充當(dāng)淺能級(jí)。

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《光折變非線性光學(xué)材料:鈮酸鋰晶體》由科學(xué)出版社出版。

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