鈧摻雜鈮酸鋰晶體生長及其光學性能研究.pdf

1、鈮酸鋰(LiNbO3，簡稱LN)晶體是目前使用最為廣泛的人工晶體之一，在電光器件、非線性光學存儲等領(lǐng)域極具價值。然而鈮酸鋰晶體在高強度光照射下會產(chǎn)生光致散射，導致光學存儲性能嚴重下降。雜質(zhì)元素摻雜是改善鈮酸鋰晶體光學性能的有效途徑之一，本文采用摻雜 Sc2O3的方法提高晶體的抗光折變能力。
　　使用優(yōu)化的提拉法生長工藝降低了溶質(zhì)分凝引起的成分不均，制備出的晶體表面形貌完整，光學透明性良好。X射線結(jié)果說明摻雜離子并沒有破壞原始晶格結(jié)

2、構(gòu)，只是取代了晶格中的原子，如反位鈮（NbLi4+），而不能占據(jù)晶格空隙。高分辨X射線搖擺曲線測試說明晶體為單晶，無小角度晶界、亞晶界等缺陷。通過研究Sc:LN晶體的紫外吸收邊、紅外吸收峰、拉曼光譜隨摻鈧量變化發(fā)生移動的規(guī)律，推斷雜質(zhì)Sc3+在Sc:LN晶體中優(yōu)先取代反位鈮。
　　雙折射實驗表明晶體具有良好的均勻性。利用透射光斑畸變法測試了Sc:LN晶體的抗光損傷能力，發(fā)現(xiàn)鈧摻雜鈮酸鋰晶體具有較高的光損傷閾值，是未摻雜晶體的600

3、多倍。通過二波耦合方法測定了LN晶體的光折變性能，發(fā)現(xiàn)隨著摻鈧量的增加，晶體飽和衍射效率下降，內(nèi)部光柵建立時間縮短，推測這與同成分LN晶體中本征缺陷構(gòu)成的載流子激發(fā)和捕獲中心被摻雜離子取代，導致光電導增大有關(guān)。
　　倍頻實驗結(jié)果表明，晶體在1.064m激光照射下的倍頻效率隨摻鈧量的增加而提高，鈧摻雜量較少時，LN晶體的倍頻轉(zhuǎn)換效率并未明顯提升，而氧化鈧摻量達到1.5 mol％時，Sc:LN晶體的倍頻效率達到28.3%。雖然這與已有