鎂鋅摻釹鈮酸鋰晶體的生長及光學性能研究.pdf

1、本文利用提拉法，研究較優(yōu)的工藝參數，生長出無明顯宏觀缺陷、光學均勻性好的鎂釹、鋅釹和鉻釹系列鈮酸鋰單晶。 X射線粉末衍射實驗結果表明Zn：Nd：LiNbO3、Mg：Nd：LiNbO3和Cr：Nd：LiNbO3晶體具有與LiNbO3晶體相同的晶格結構。對生長后的晶體晶胞參數進行計算后發(fā)現，晶格常數隨著ZnO、MgO和Cr2O3含量的增加而增加。Zn：Nd：LiNbO3、Mg：Nd：LiNbO3和Cr：Nd：LiNbO3晶體的紫外吸

2、收邊和紅外吸收峰的變化機理也在本文中被討論。研究顯示Zn2+、Mg2+和Cr3+離子優(yōu)先取代反位鈮(NbLi4+)。當ZnO，MgO含量達到其閾值濃度后，所有的反位鈮被完全取代，Mg2+，Zn2+離子占據NbLi4+發(fā)展到占據Li+位和Nb5+位。在Mg：Nd：LiNbO3、Zn：Nd：LiNbO3熒光光譜得出1.088μ的能級上易實現激光振蕩，特別是1.088μ的能級易用于大功率的固體激光器。而摻Cr3+熒光光譜中可以發(fā)現Cr3+離子

3、對Nd3+離子起到很好的敏化作用。對Cr3+熒光壽命測試中，共摻Cr和Nd的樣品Cr3+離子從吸收泵浦光能量到把能量轉移給Nd3+離子的整個時間也小于Nd3+離子本身的熒光壽命，因而也就不會影響把Cr：Nd：LiNbO3制成小型激光器時輸出的激光功率密度。 從二波耦合測試結果可以得出，隨著Mg和Zn的含量的增加，鈮系鈮酸鋰晶體的光折變效應減弱。在摻Zn的Nd：LiNbO3我們也發(fā)現了同摻Mg的Nd：LiNbO3相同的結果。在光激

4、發(fā)載流子的測試中發(fā)現摻入3mol％和5mol％的時候光激發(fā)載流子以電子為主；當超過閥值濃度時，光激發(fā)載流子以空穴為主。 利用透射光斑畸變法測試了Mg：Nd：LiNbO3、Zn：Nd：LiNbO3晶體的抗光致散射能力。當ZnO、MgO含量低于其閾值濃度時，晶體的抗光致散射能力變化不大。相反地，當ZnO、MgO含量達到其閾值濃度后，晶體的抗光致散射能力顯著增加，比純LiNbO3晶體提高了二個數量級。 在晶體倍頻效率的測試中，

5、我們得出了生長晶體的相位匹配溫度和相位匹配角度，摻Mg，Zn的晶體的相位匹配角均明顯的小于純鈮酸鋰的數值，因而可以通過提高溫度實現90°的最優(yōu)相位匹配。Nd和Cr離子的加入使相位匹配溫度下降，在Nd：LiNbO3中摻入Mg與Zn后，隨著Mg與Zn的含量的增加，相位匹配溫度逐漸升高。 在對Zn(7mol％)：Nd：LiNbO3和Mg(6mol％)：Nd：LiNbO3的倍頻轉換效率的測試中，得出隨入射光功率密度的增加，晶體的倍頻轉換

6、效率增加，當入射光功率密度大于12Mw/cm2后，倍頻轉換效率增加的比較緩慢。并且對脈沖次數溫度效應與暗跡對倍頻轉換效率的影響進行了分析。多次脈沖激光照射，晶體溫度的改變引起晶體折射率的變化，導致倍頻轉換效率下降?？梢酝ㄟ^調整晶體的相位匹配角使晶體達到一個新的角度相位匹配狀態(tài)。但晶體的倍頻轉換效率不能恢復到單脈沖激光照射時的初始狀態(tài)。本文也利用不同雙摻雜的LiNbO3晶體作為全息記錄介質和位相共軛鏡，并且進行了實時干涉計量、圖象邊緣增強