掺铁铌酸锂(LiNbO3:Fe)的光致损伤

本文研究了LiNbO₃:Fe的可见激光表面损伤;光伤迹线(位错滑移带与微裂纹)与针状微畸伴生。它们位于光斑边缘的正P_s端;微畴起于光伤迹线与晶体表面的圆柱形沟道。我们发现LN:Fe中的这些损伤缺陷能够为光生伏特效应下的空间电荷所缀饰;它们在正交偏光镜下明晰可见。本文讨论了由晶体缺陷所致的自增强衍射光,富集于缺陷的空间电荷所致的空洞场,以及由此场导致的发生在畴界上的静电斥力对此损伤所起的作用。 关键词：     

连续光条件下对LiNbO3:Fe:Mn晶体全息存储性能的理论研究

以双中心模型为基础,在低光强连续光条件下研究了LiNbO3:Fe:Mn晶体在稳态情况下的非挥发双光双步全息存储性能.采用数值方法.通过比较双中心模型中深(Mn2 /Mn3 )、浅(Fe2 /Fe2 )能级之间所有可能的电子交换过程,发现由隧穿效应引起的深浅能级之间直接电子交换过程对LiNbO3:Fe:Mn晶体总的空间电荷场大小起着决定性的作用.同时.这一电子交换过程对晶体非挥发全息存储性能也起着至关重要的作用.此外.通过相同实验条件下LiNbO3:Fe:Mn晶体与近化学比LiNbO3:Fe晶体总的空间电荷场的比较,显示LiNbO3:Fe:Mn晶体在低抽运光和高记录光光强条件下有着比近化学比LiNbO3:Fe晶体更佳的伞息存储性能.     

LiNbO_3:Fe晶体的光折变对喇曼光谱的影响(Ⅱ)

继文献[1]之后,我们又研究了掺Fe浓度为0.07％的LiNbO_3:Fe晶体的光折变对喇曼光谱的影响。发现在x(zx)z和y(zy)z配置下出现异常。这可以由异常声子的极化电场与光折变在晶体中形成的强空间电荷场的相互作用来解释。     

连续光条件下对LiNbO3∶Fe∶Mn晶体全息存储性能的理论研究

以双中心模型为基础,在低光强连续光条件下研究了LiNbO3∶Fe∶Mn晶体在稳态情况下的非挥发双光双步全息存储性能。采用数值方法,通过比较双中心模型中深(Mn2+/Mn3+)、浅(Fe2+/Fe3+)能级之间所有可能的电子交换过程,发现由隧穿效应引起的深浅能级之间直接电子交换过程对LiNbO3∶Fe∶Mn晶体总的空间电荷场大小起着决定性的作用。同时,这一电子交换过程对晶体非挥发全息存储性能也起着至关重要的作用。此外,通过相同实验条件下LiNbO3∶Fe∶Mn晶体与近化学比LiNbO3∶Fe晶体总的空间电荷场的比较,显示LiNbO3∶Fe∶Mn晶体在低抽运光和高记录光光强条件下有着比近化学比LiNbO3∶Fe晶体更佳的全息存储性能。     

空间电荷和介质表面电荷对微放电演化过程的影响

微放电是制约航天器微波部件功率容量的主要瓶颈之一。以介质微波部件中典型的介质加载平行板波导为例,基于三维粒子模拟分别对仅考虑外加微波场（情况1）、考虑外加微波场和空间电荷（情况2）以及考虑外加微波场、空间电荷和介质表面电荷（情况3）三种情况下微放电演化过程中电子数目、瞬态二次电子发射系数、归一化反射波电压以及介质表面与上金属板之间的间隙电压随时间的变化进行了仿真,并给出了情况3电子分布和介质表面电荷密度随时间的变化过程。在此基础上,明确了空间电荷和介质表面电荷在微放电过程中所起的不同作用：即空间电荷会使微放电达到饱和状态,介质表面电荷则导致微放电饱和状态无法持续,最后自行熄灭。介质表面电荷导致了微放电过程中介质和金属瞬态二次电子发射系数下降速率不一致,归一化反射波电压幅度随时间变化的包络类似于“眼睛”形状、间隙电压类直流偏置、非对称电子能量分布等特殊现象。     

LiNbO3:Fe晶体的光折变对喇曼光谱的影响(Ⅱ)

继文献[1]之后,我们又研究了掺Fe浓度为0.07％的LiNbO₃:Fe晶体的光折变对喇曼光谱的影响。发现在x(zx)z和y(zy)z配置下出现异常。这可以由异常声子的极化电场与光折变在晶体中形成的强空间电荷场的相互作用来解释。 关键词：     

KDP晶体微纳米加工表层缺陷对其激光损伤阈值的影响

使用有限元方法分析了在激光辐照条件下,KDP晶体已加工表面存在的残余内应力、微裂纹及微孔等多种微纳米加工表层缺陷对晶体激光损伤阈值的影响。通过分析发现:KDP晶体微纳米加工表层缺陷的存在,会影响晶体表面的温度场及热应力场的分布,使入射激光的能量积聚在缺陷附近的很小范围内,造成晶体缺陷处产生局部熔融现象,从而使KDP晶体产生损伤,降低KDP晶体的激光损伤阈值。针对微纳米表层的微裂纹进行了损伤阈值测试实验,结果表明微裂纹的存在会降低KDP晶体的激光损伤阈值(约降低3J/cm2),实验结果与仿真结果符合得很好。     

KTa_(1-x)Nb_xO_3:Cu晶体中直流空间电荷场的进一步研究

分别用扩束光和一束写入光对KTa_(1-x)Nb_xO_3:Cu(X=0.32)晶体中的光折变栅进行擦洗,通过不同的擦洗效果,进一步论证了在写入过程中除了形成周期分布的空间电荷场之外,同时还形成了直流空间电荷场.并对直流空间电荷场被擦洗的动态过程进行了详细研究.此外,在写入之前利用一束均匀光照射在外加电场作用下的KTa_(1-x)Nb_xO_3:Cu晶体,研究了直流空间电荷场的形成对衍射信号强度的影响.     

双中心全息记录的矢量分析与记录方向优化

对描述双掺杂晶体非挥发性全息记录动力学过程的Kukhtarev方程进行了矢量分析,分析中考虑了体光生伏特效应和外加电场的作用。在小信号近似的基础上给出了双中心全息记录中记录与固定阶段空间电荷场的矢量解析解。在综合考虑空间电荷场的各向异性以及晶体有效电光系数的各向异性后,给出了双中心全息记录的优化记录方向。结果表明,对(Fe,Mn)∶LiNbO3晶体633nm寻常光记录,优化记录方向主要由有效电光系数决定,光栅波矢与光轴夹角为22°,方位角为30°;对(Fe,Mn)∶LiNbO3晶体633nm非寻常光记录,优化记录方向主要由固定空间电荷场决定,光栅波矢与光轴夹角为44°,方位角为90°。     

光生伏打-光折变介质中光学涡旋孤子

简化了描述光生伏打光折变效应的模型方程.给出了光生伏打空间电荷场的形式解.讨论了单光束在光生伏打、自散焦光折变介质(LiNbO3∶Fe晶体)中的三维传播行为.指出在适当近似条件下,光生伏打光折变非线性可以维持圆对称的涡旋孤子. 关键词：     

Y_2O_2S:Eu中阴极射线发光的饱和现象

本文利用所测得的从~5D_2,~5D_1及~5D_0能态发出的发光线的差热性质,研究了在电子束长脉冲(直到30毫秒)激发下Y_20_2S:Eu(0.1％)的热微扰的影响。所观察到的光输出的垂落——相当于磷光体亮度的饱和——与该系统的热微扰不一致。另外有些实验是用交流电场调制从~5D态的发光,从这些实验看来,光输出的垂落可能是由该系统所受到的电场微扰引起的。在一30毫秒脉冲周期内,所论磷光体的饱和特性的这种变化是可逆的;当混合以某种导电基体时,这种变化又是不可逆的。这使我们联想:空间电荷场是由俘获磷光体颗粒的表面态电荷而产生的。而文中所提出的关于饱和机构的简单的动力学模型,包括电场引起的电荷传递态的离化及~5D_2态的猝灭,与实验数据定性地相符。文中还讨论了这种动力学模型与饱和现象及与CRT屏老化的关系。——     

有偏压中心对称光折变晶体中的屏蔽孤子

给出了中心对称光折变晶体中屏蔽孤子的高阶空间电荷场.当高阶项可以忽略时,这个电荷场就变为早前在中心对称光折变晶体中研究的屏蔽孤子的空间电荷场.研究了中心对称光折变晶体中屏蔽孤子的高阶非线性波动方程.在适当的条件下,这个非线性波动方程能够展示明暗空间光孤子.这类晶体不同于非中心对称晶体,其非线性折射率的改变来源于二次电光效应,而不是一般的线性电光效应.应用光束传播的方法,对这些孤子的稳定性进行了讨论.表明在小的微扰下这类孤子是稳定的,不会发生分裂.     

纳秒强激光诱导K9玻璃表面损伤实验

 使用脉宽约10 ns的Nd:YAG激光器,研究低加工缺陷条件下K9光学玻璃在单激光脉冲作用下的损伤形貌。利用软边光阑加长程衍射的方法实现光斑整形,利用微分干涉光学显微镜和扫描电镜对样品前后表面的损伤形貌进行观察和成像,对比研究了K9光学玻璃前后表面的损伤形貌,分析了损伤机制。研究结果显示：在红外纳秒激光辐照下,加工缺陷是K9光学玻璃产生初始损伤的主要诱因;前表面的损伤主要表现为微坑及高温等离子体产生的冲蚀变色和表面微裂纹;后表面出现了均匀的亚波长周期性光栅结构,这种周期性结构是后表面损伤增长的主要诱因。     

空间电荷效应对热场致发射中诺廷汉效应的影响

热场致发射阴极所产生的强流电子束具有很强的空间电荷效应,为研究该效应对热场致发射过程中诺廷汉（Nottingham）效应的影响机理,在理论分析的基础上,用数值方法研究了不同逸出功和多个外加电场条件下考虑空间电荷效应对诺廷汉效应结果的影响,并与不考虑空间电荷效应时的情形进行了对比. 结果表明：空间电荷效应的强弱会显著影响到阴极表面的稳态电场,进而对诺廷汉效应产生不可忽略的影响;当逸出功在3.0–4.52 eV、外加电场在3×10⁹–9×10⁹ V/m范围内时,考虑空间电荷效应的影响后,热场致发射电子所带走的平均能量较不考虑空间电荷效应时增加0–2.5 eV,且温度越高或外加电场越大时,该增加值越大;考虑空间电荷效应对诺廷汉效应的影响后,热场致发射电子从阴极带走的平均能量随外加电场的增加呈非线性下降规律;当阴极表面温度较高时,诺廷汉效应中的冷却效应随二极管间隙距离的变大而增强. 关键词： 热场致发射 诺廷汉效应 空间电荷效应 阴极表面电场     

光折变效应中二波耦合温度特性的研究

本文研究了光折变效应中,温度对晶体内空间电荷分布影响的微观机制,提出了空间电荷场的修正项,给出了钛酸钡晶体的空间电荷场与温度的理论曲线以及二波耦合中光强耦合系数与温度的理论曲线.     

外加电场对光折变高阶响应影响的微扰分析

应用微扰展开法了“跳跃模型”给出了空间电荷场前三阶分量随时间，外加电场等变化的解析表达式，同时讨论了外加电场对各阶空间电荷场建立的影响，当扩散与外加电场可比拟时，外加电场对空间电荷场的影响不大，随着空间电荷场阶数的提高，其达到最大饱和值所需的外加电磁越小，在外加电场作用下，空间电荷场各阶分量随时间呈振荡衰减，直到达到饱和，外加是场越大，振荡越强烈，周期越短，在考虑高阶分量的贡献后，空间电荷场的振荡     

强外加电场与大调制度下光折变动力学光栅形成研究

强外加电场与大调制度在光折变效应的研究中已经得到了广泛应用。采用PDECOL算法,严格求解光折变带输运方程,得到外加电场时不同调制度下光折变晶体中随时间变化的空间电荷场、载流子浓度,并讨论了外加电场对它们的影响。通过将物质方程与耦合波方程联立数值求解,可得到光折变光栅形成过程中两波耦合增益系数以及光束条纹相位的变化。模拟结果表明,在强外加电场作用下,两束记录光之间的光强与相位耦合都得到了增强,而原有的解析式忽视了强外加电场与大调制度对空间电荷场相位耦合的影响,此时不再适用。同时发现折射率光栅与记录光束条纹均发生弯曲,并不再保持平行。     

划痕缺陷对熔融石英光诱导损伤特性的影响分析

激光辐照光学材料时,经后表面反射的部分光束与入射光束干涉,在材料内部形成驻波场.若材料表面存在缺陷,缺陷会对入射光进行调制,导致材料内驻波场分布不再均匀,局部区域光强增大.为分析光学材料的场损伤特性,建立了一个划痕缺陷影响下的光学材料损伤分析模型.从电子增值理论出发,分析了划痕数量及其所在位置对材料驻波场和损伤特性的影响,并针对熔融石英材料进行了具体计算.结果表明,在入射光场不变的前提下,随着划痕数量增加,对光场的调制作用增强,材料内部驻波场的最大场强增大,熔融石英损伤阈值降低.相对亚表面和后表面划痕缺陷而言,材料上表面的缺陷对光场具有最大的调制作用,因此更容易导致材料损伤.     

HfO2/SiO2双色膜在1 064 nm和532 nm激光辐照下的损伤特性

 采用电子束蒸发的方式,制备了有氧化硅内保护层和没有氧化硅内保护层的1 064 nm高透过、532 nm高反射的HfO₂/SiO₂双色膜,测量了它们的光学性能以及在基频和倍频激光辐照下的抗损伤性能。结果表明:氧化硅内保护层提高了双色膜在基频光辐照下的损伤阈值,对双色膜在倍频光辐照下的损伤阈值无明显影响。通过观察薄膜的损伤形貌,分析破斑的深度信息结合驻波场分布,对两类双色膜在基频光和倍频光下的损伤机制做了初步探讨。分析表明:氧化硅内保护层提高了膜基界面的抗损伤性能,从而提高了双色膜在基频光下的损伤阈值。     

背景光光伏效应对屏蔽-光伏空间孤子的影响

在光伏晶体两端外加一恒定的直流偏压，背景光的光伏效应对形成屏蔽-光伏孤子的空间电荷场没有影响，但对晶体中的电流有影响.如果外电源的电动势是恒定的，则背景光的光伏效应与外电路的电阻协同起作用，可以通过晶体两端的电压降影响晶体中的空间电荷场，进而影响空间孤子的宽度.在一定的条件下甚至可以实现亮、暗孤子的转换. 关键词： 屏蔽-光伏 空间孤子 孤子宽度 亮暗孤子转换