光折變非線性光學材料鈮酸鋰晶體

前言

光折變非線性光學領域是沿兩條途徑發(fā)展的：一是研制高性能、高質量的光折變材料，二是研究光折變晶體的各種非線性特性及其在光學存儲、光學信息處理和光計算中的應用。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)具有光折變效應的晶體中進行各種元素的摻雜來實現(xiàn)。隨著當代信息迅速發(fā)展，信息的大規(guī)模的存儲、傳輸和處理一直是技術研究的熱點。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，進而實現(xiàn)了多種器件應用，例如，鈮酸鋰晶體和摻雜鈮酸鋰晶體用于生產表面波器件、高頻高溫換能器、紅外探測器、激光調制器、激光倍頻器、Q開關和參量振蕩器、無線電高頻濾波器、延遲線、光波導放大器、光波導激光器，以及光放大、光計算、三維體全息存儲、位相共軛、全息關聯(lián)存儲和光纖通信中的光隔離器。鈮酸鋰晶體具有特殊的結構，幾乎能容納所有金屬元素，作為雜質摻進并改變晶體的結構性能、化學性能、光學性能，而且可進行高濃度摻雜，在LiNbO3中摻鎂濃度可達30mol％。

內容概要

　　《光折變非線性光學材料：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計量比摻雜鈮酸鋰晶體，研究其晶體生長工藝、缺陷結構、抗光損傷、光學性能、光折變性能、全息存儲性能和倍頻性能，并介紹大容量體全息存儲、位相共軛、全息關聯(lián)存儲、波導和倍頻的應用研究。全書分摻雜鈮酸鋰晶體的基礎理論、鈮酸鋰晶體應用基礎理論和應用研究等三大部分，共十七章?！豆庹圩兎蔷€性光學材料：鈮酸鋰晶體》可供材料、物理、化工和光信息存儲等專業(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用1.3.1 光學體全息存儲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 全息關聯(lián)存儲1.6 集成光學的應用1.6.1 光波導簡述1.6.2 光波導理論1.6.3 平面光波導的傳播模式1.6.4 激光光束與波導之間的耦合方式1.6.5 基片的制備1.7 非線性光學的應用參考文獻第二章 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 原料的預燒結2.1.3 晶體生長2.1.4 設備安裝2.1.5 溶質分疑和組分過冷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)的生長2.3.1 摻抗光損傷雜質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 化學計量比鈮酸鋰晶體的生長2.5.1 雙坩堝技術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)生長化學計量比鈮酸鋰晶體2.6 提拉法生長晶體的優(yōu)缺點2.7 坩堝下降法生長LiNbO3晶體參考文獻第三章 鈮酸鋰晶體的光折變效應3.1 光折變效應簡介3.2 光折變效應的特點3.3 光折變效應的發(fā)展3.4 光激發(fā)電場載流子的產生3.5 電荷載流子的輸運3.5.1 擴散3.5.2 漂移3.5.3 光生伏打效應3.5.4 電荷輸運方程3.6 光折變效應基本方程3.7 光致空間電荷場3.8 LiNbO3晶體中的光折變中心3.9 光折變效應的物理過程3.9.1 In：Ce：Cu：LiNbO3晶體中載流子輸運模型3.9.2 雙光子LiNbO3晶體的光伏場與光強的關系參考文獻第四章 鈮酸鋰晶體的結構及缺陷4.1 鈮酸鋰晶體的基本結構4.2 鈮酸鋰晶體的本征缺陷結構4.3 鈮酸鋰晶體的非本征缺陷結構4.3.1 二價摻雜離子的占位4.3.2 高價摻雜離子的占位4.4 鈮酸鋰晶體中Li／Nb比對結構和性能的影響4.4.1 Li／Nb比對鈮酸鋰晶體Raman譜線寬的影響4.4.2 Li／Nb比對鈮酸鋰晶體居里溫度的影響4.4.3 Li／Nb比對鈮酸鋰晶體折射率的影響4.4.4 Li／Nb比對相匹配角和相匹配溫度的影響4.4.5 Li／Nb比對鈮酸鋰晶體密度和晶胞參數(shù)的影響4.4.6 Li／Nb比對鈮酸鋰晶體光折變性能的影響4.5 其他電荷輸運模型4.5.1 電子一空穴競爭模型4.5.2 雙中心電荷輸運模型4.5.3 三價態(tài)電荷輸運模型參考文獻第五章 鈮酸鋰晶體的生長基元與結晶形貌5.1 化學鍵5.2 晶體構型與化學鍵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 晶體的結晶形貌5.4.2 LN晶體結構與形貌5.5 LN熔體結構與生長基元5.5.1 LN熔體結構5.5.2 LN晶體生長基元5.6 鈮酸鋰晶體的結晶習性5.6.1 鈮酸鋰晶體結晶學特征5.6.2 鈮酸鋰結晶習性5.7 影響晶體結晶形態(tài)的因素參考文獻第六章 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 雙光束耦合實驗6.2.2 基于大角光致散射的機理分析6.3 Ce：Mn系列LiNbO3晶體的光學性能和光折變性能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 紅外光譜測試結果6.3.6 OH一吸收峰移動機理研究6.3.7 紫外一可見吸收光譜分析6.3.8 Li／Nb比對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Ce：Mn：LiNbO3晶體的指數(shù)增益系數(shù)的影響參考文獻第七章 雙摻雜鈮酸鋰晶體光折變效應7.1 雙摻雜鈮酸鋰晶體光折變增強的理論研究7.1.1 雙摻雜晶體中載流子輸運模型7.1.2 雙摻雜晶體的光折變動力學方程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的實驗研究7.3 Ce：Fe：LN晶體的光學性能和光折變性能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)的計算及其結構分析7.3.5 紫外一可見光吸收光譜7.3.6 基礎吸收邊移動機理7.3.7 Ce：Fe：LN晶體的光折變性能參考文獻第八章 摻雜鈮酸鋰晶體全息存儲性能研究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及其應用第十章 光折變晶體中位相共軛效應及溫度效應第十一章 鉺系列鈮酸鋰晶體的光學性能第十二章 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 近化學計量比鈮酸鋰晶體的光學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，當光折變晶體在受熱或外加電場時內部離子可以移動，而當冷卻或有外加電場時內部離子不能移動，利用光折變晶體的這一特性來實現(xiàn)全息存儲固定。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，在進行光柵記錄過程中同時有不同頻率的兩束光照射晶體，其中有在開關光存在時對記錄光敏感，能實現(xiàn)全息存儲，而在開關光不存在時晶體對記錄光不敏感，因此讀出光便無法擦除所存儲的信息。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)轉換效率高，具有極好的應用前景。這種方法是利用兩種能量不同的光子來產生載流子（如圖1.1，只考慮載流子是電子的情況），第一個光子將-處于深能級的電子激發(fā)到靠近導帶的中間能級，當電子暫時處于中間能級時，第二個光子（與第一個光子頻率不同）將電子激發(fā)到導帶上，電子在導帶上遷移、擴散、最終被深淺陷阱俘獲，形成位相光柵。當用波長較長的光束讀取信息時，由于它的能量不足以將較深能級中的電子激發(fā)出來，因而它就不會擦除位相光柵。當需要擦除時用兩束光同時照射或用波長較短的光（開關光）單獨照射。1.3.5單摻雜或非摻雜雙光子固定法對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，它在晶體內充當淺能級。

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《光折變非線性光學材料:鈮酸鋰晶體》由科學出版社出版。

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