鈧錳鐵摻雜鈮酸鋰晶體的光折變性能研究.pdf

1、本文采用提拉法，在鈮酸鋰中摻雜Sc3+、Mn3+和Fe3+離子，首次系統(tǒng)的生長了無宏觀缺陷、光學(xué)性能好的系列Sc：Mn：Fe：LiNbO3晶體。在晶體生長過程中，選擇了合適的工藝參數(shù)（溫度梯度、晶體提拉速度，晶體旋轉(zhuǎn)速度），保持了平坦的固液界面，并最大程度地減小了因溶質(zhì)分凝所造成的晶體成分的不均勻性。通過測試晶體的X-射線粉末衍射圖、晶體的紅外光譜和紫外可見吸收光譜分析摻雜離子在晶體中的占位情況。測試了晶體的光折變及抗光損傷性能，討論了

2、摻雜離子對晶體光折變性能影響的機理，并對晶體進行了存儲實驗。 通過晶體的X-射線粉末衍射、紅外光譜和紫外可見吸收光譜結(jié)果分析，Sc：Mn：Fe：LiNbO3晶體在改變摻鈧量和Li/Nb比的情況下，沒有出現(xiàn)新相，但晶格常數(shù)有所改變，表明摻雜離子只能取代Li+、NbLi4+或Nb5+。錳和鐵在鈧未達到閾值之前占據(jù)鋰位，之后占據(jù)鈮位；鈧離子進入晶體首先取代反位鈮NbLi4+，到達閾值濃度后它將同時進入正常鋰位與鈮位。 當摻鈧量

3、達到3mol％時，Sc：Mn：Fe：LiNbO3晶體的OH-1紅外振動吸收峰由低摻鈧量的3483cm-1移到3505cm-1附近，說明Sc3+的摻雜濃度為3mol％時已經(jīng)達到閾值濃度。隨著摻鈧量的增加，Sc：Mn：Fe：LiNbO3晶體紫外可見吸收光譜的基礎(chǔ)吸收邊相對發(fā)生紫移，當鈧的摻雜濃度達到閾值后，它的基礎(chǔ)吸收邊又發(fā)生相對紅移。 采用二波耦合和光斑畸變法分別測試晶體的光折變性能和抗光損傷性能。結(jié)果表明，隨著摻鈧量增加，Sc：

4、Mn：Fe：LiNbO3晶體的衍射效率和動態(tài)范圍下降，而記錄時間和擦除時間縮短，光折變靈敏度增加，晶體的抗光損傷能力提高，鈧的摻雜濃度達到閾值濃度時，晶體的抗光損傷閾值提高了兩個數(shù)量級。對于不同Li/Nb比Sc：Mn：Fe：LiNbO3晶體，晶體的衍射效率和動態(tài)范圍下降，而記錄時間和擦除時間縮短，光折變靈敏度增加。本文結(jié)合摻雜離子的占位分析結(jié)論，討淪了產(chǎn)生這些實驗結(jié)果的機理。 對晶體的全息存儲實驗結(jié)果表明，（3mol％）Sc：M