鈧系摻雜鈮酸鋰晶體生長及全息存儲性能.pdf

1、采用提拉法生長出無宏觀缺陷、光學(xué)均勻性好的Sc：Fe：LiNbO3晶體和Mg：Sc：Fe：LiNbO3晶體。摸索出生長高摻雜和不同鋰鈮比的摻雜鈮酸鋰晶體的合適工藝條件，以避免晶體開裂，并降低溶質(zhì)分凝所引起的晶體成分不均勻性。 通過X-射線粉末衍射結(jié)果分析，鈧系摻雜鈮酸鋰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+、Nb4+Li或Nb5+。 根據(jù)晶體的紅外光譜吸收帶和

2、紫外可見吸收光譜的吸收邊隨摻鈧量、摻鎂量和Li/Nb比變化而發(fā)生移動的規(guī)律，分析確定雜質(zhì)Sc在Sc：Fe：EiNbO3晶體和Mg：Sc：Fe：LiNbO3晶體中的閾值濃度和占位情況。當(dāng)摻鈧量低于閾值濃度時(shí)，Sc3+離子優(yōu)先取代反位鈮(Nb4+Li，占據(jù)Li+位的Nb5+)，而當(dāng)摻鈧量的達(dá)到閾值濃度后，所有的反位鈮被取代，Sc3+離子將同時(shí)進(jìn)入正常的Li位和鈮位。隨著Li/Nb的增加，晶體中Sc的閾值濃度濃度逐漸減小。同成分Sc：Fe：L

3、iNbO3晶體Sc的閾值濃度約為3mol％。在近化學(xué)計(jì)量比Sc：Fe：LiNbO3晶體中，Sc的閾值濃度僅有0.3mol％。在Sc和Mg共摻晶體中，Sc比Mg優(yōu)先達(dá)到閾值濃度。而且Sc在Mg：Sc：Fe：LiNbO3晶體中的閾值濃度比在未摻鎂的Sc：Fe：LiNbO3晶體中的更低。在Sc、Mg的摻入量達(dá)到各自閾值濃度后，繼續(xù)增加鎂摻量，Sc、Mg的摻入量將達(dá)到一個(gè)共同的閾值。 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

4、光損傷性能。結(jié)果表明，隨著摻鈧量增加，Sc：Fe：LiNbO3晶體的衍射效率和動態(tài)范圍下降，而記錄時(shí)間和擦除時(shí)間縮短，光折變靈敏度增加。對于不同Li/Nb比Sc：Fe：LiNbO3晶體和Mg：Sc：Fe：LiNbO3晶體，其光折邊變性能的變化規(guī)律與不同鈧摻量的Sc：Fe：LiNbO3晶體的光折邊變性能變化規(guī)律是一致的。 在摻鈧量達(dá)到閾值之后，Sc：Fe：LiNbO3晶體的抗光損傷能力顯著增強(qiáng)，比Fe：LiNbO3晶體高二個(gè)數(shù)量級

5、。通過增加Li/Nb比也可提高Sc：Fe：LiNbO3晶體的抗光損傷能力。對于近化學(xué)計(jì)量比Sc：Fe：LiNbO3晶體來說，當(dāng)鈧的摻雜量達(dá)到閡值濃度之后，再增加晶體中的摻鈧量，反而導(dǎo)致晶體的抗光損傷能力降低。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可通過共摻雜質(zhì)Mg，使晶體的抗光損傷能力獲得進(jìn)一步提高，對晶體的全息存儲實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，(5mol％)Sc：Fe：LiNbO3晶體的讀出圖象質(zhì)量明顯高于Fe：LiNbO3晶體和近化學(xué)計(jì)量比(0.1mol％’)Sc：Fe：LiN