掺铁铌酸鋰单晶的试制

目前认为,掺铁铌酸锂晶体是研制大容量、快速随机光存貯器较有希望的全息存貯介质。本文介绍了研制这种晶体的工艺及经初步测定晶体所显示的性能。     

掺镁铌酸锂晶体生长的研究

用丘克拉斯基技术从固液同成分熔体中生长了Mg2LiNbO3晶体，介绍了掺镁铌酸锂晶体生长的最佳工艺条件，所生长的晶体具有抗光折变性能，光学均匀性好。     

钽铌酸锂单晶的喇曼光谱分析

利用刺曼散射方法系统地研究了钽铌酸锂晶体的晶体振动及其高温下发生的由铁相到顺电相的结构相变,常温实验中,观察了所有喇曼激活模式软化,与群论分析的结果相符合。     

掺镁掺锌铌酸锂的光学吸收边

我们从紫外到红外范围测量了掺入ＭｇＯ和ＺｎＯ的ＬｉＮｂＯ３单晶的光学透射系数。计算了与波长有关的光学吸收系数α和它的根α＾１／２，并对吸收边的性质进行了分析。计算了该晶体的直接跃迁能隙Ｅｇ、间接跃迁能隙Ｅ′Ｇ和参与间接跃迁的声子能量，讨论了杂质Ｍｇ和Ｚｎ对光学吸收边性质的影响。     

掺镁掺锌铌酸锂的光学吸收边

我们从紫外到红外范围测量了掺入MgO和ZnO的LiNbO3 单晶的光学透射系数。计算了与波长有关的光学吸收系数α和它的根α1/2 (也相应得到了α对hν和α1/2 对hν的曲线图 ) ,并对吸收边的性质进行了分析。计算了该晶体的直接跃迁能隙Eg、间接跃迁能隙E′g 和参与间接跃迁的声子能量 ,讨论了杂质Mg和Zn对光学吸收边性质的影响。我们发现 ,双掺杂MgO和ZnO的样品的间接跃迁能隙E′g 较纯LiNbO3 晶体的间接跃迁能隙E′g 为小 ,从而导致了该样品的间接跃迁吸收边出现紫移     

薄膜铌酸锂反向锥形端面耦合器

薄膜铌酸锂波导与单模光纤在模场尺寸上存在很大差异,模场失配严重,导致两者直接耦合的效率低下。针对薄膜铌酸锂波导与超高数值孔径(ultra-high numerical aperture, UHNA)光纤的端面耦合问题,基于时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)法优化设计了反向锥形端面耦合器的结构参数,仿真实现了薄膜铌酸锂矩形波导与UHNA光纤的高效耦合。利用电子束曝光、电感耦合等离子体刻蚀等工艺,制备了反向锥形耦合器,设计并建立了端面耦合测试平台,完成了反向锥形耦合器的性能测试。实验结果表明,反向锥形耦合器近场输出光斑在水平和垂直方向的模场直径分别为3.3和3.6μm,水平和垂直方向的3 dB对准容差分别为3.0和3.2μm,单端插入损耗为6.24 dB/面,表明设计制作的反向锥形耦合器具有较好的耦合性能。该研究为大容量、高速率的集成光子器件与光纤之间的耦合提供了高耦合效率的光接口方案。     

铌酸锂晶体生长

本文叙述了铌酸锂晶体生长过程中的有关问题。并从基本理论上,对这些问题进行了分析和讨论。     

铌酸锂薄膜调制器的协同仿真与优化设计

电光调制器的半波电压和带宽主要取决于其电极结构,基于绝缘体上铌酸锂(lithium niobate on insulator,LNOI)结构调制器波导与基底折射率差为传统工艺的10倍左右,能够大幅提高光场和电场的重叠度,降低调制器的半波电压,提升调制带宽.当前迫切需要针对这一新型调制结构的电极进行优化设计.应用COMSOL Multiphys-ic和HFSS软件对LNOI结构的强度调制器进行协同仿真和优化设计.主要讨论了电极宽度、电极厚度、电极间距和上下包层厚度对调制器特性参数的影响,得到了调制器的电光重叠积分、微波折射率、微波衰减系数和电极特性阻抗等参数.在此基础上,通过约束算法优化设计这些性能参数达到提高带宽和降低半波电压的目的.结果表明,在电极长度为1 cm的情况下,半波电压约为2.17 V,3 dB带宽大于70 GHz.该研究工作对基于LNOI结构的电光调制器的电极设计具有重要的指导意义.     

温度调谐的周期极化掺氧化镁铌酸锂振荡器

对准相位匹配周期极化掺氧化镁铌酸锂晶体的光学参量振荡器进行温度调谐实验研究,所用晶体的极化周期为30.5μm.以1.064μm的声光调QNd∶YAG激光器作为抽运源,将晶体温度控制在40～200℃,获得3.100～3.398μm的闲频光连续可调谐输出;当泵浦光功率为3.7 W时,获得输出功率约1 W的3.365μm闲频光输出,泵浦光-闲频光转换效率达27%.在谐振腔内还观察到其他激光输出,并对此进行理论分析.结果表明,它们分别是由信号光倍频、泵浦光与信号光和频,以及泵浦光与闲频光和频产生的.     

掺铯铌酸锂晶体光致声发射机制的研究

在掺铯铌酸锂晶体的光折变效应中,观察到了由光生伏特场所致的空间电荷场波(SCWS),以及沿晶体自发极化方向上正、反二列超声波被SCWS所激发的低频调制放大波.在光致准击穿时,它的周期与同时测量的光生伏特电流和晶体某一点衍射光强的跃变周期相同,而且随入射光强的增加而变小.应用SCWS与二列超声波相互作用的共振态理论分析了这一现象,实验结果与理论分析一致.     

掺铁铌酸锂晶体光折变形成机制的研究

文章研究了掺铁铌酸锂晶体在激光辐射下的电荷输运迁移 ,探讨了光折变过程中光生载流子的漂移、扩散、光致电压以及空间电荷场的动态过程。提出了其光致折射率变化的机制主要是由光生伏特效应决定。并且通过晶体准击穿时的光折变和衍射光强随时间的变化关系 ,从实验上进一步说明了掺铁铌酸锂晶体的光折变形成机制。     

铟掺杂近化学计量比铌酸锂单晶的缺陷结构

为了探讨抗光损伤介质在近化学计量比铌酸锂晶体中的占位机制,采用顶部籽晶助熔剂方法(TSSG)生长了不同铟含量的近化学计量比铌酸锂(In:SLN)晶体,利用X射线衍射、差热分析,紫外-可见吸收光谱及红外光谱测试并研究了晶体中的缺陷结构变化规律。分析发现在近化学计量比铌酸锂晶体中,In2O3的阈值浓度介于1%~1.5%。缺陷结构研究表明,当In2O3掺杂量低于阈值浓度时,In3+离子优先取代Nb4+Li,形成In2+Li离子;当In2O3掺杂浓度高于阈值浓度时,In3+离子开始同时占据正常的Li与Nb位,形成In2+Li-In2-Nb电荷自补偿结构。     

高掺镁富锂铌酸锂晶体的倍频及抗光折变性能

测量了新的一系列铌酸锂晶体—高掺镁富锂铌酸锂晶体的倍频和抗光折变性能,研究了其抗光折变的机制.结果表明:该系列晶体较同成分晶体和只掺镁晶体具有更优异的倍频和抗光折变性能,其抗光折变能力增强的宏观机制也是光电导增大.     

铌酸锂光纤声电光调制器

制作了一种新型光纤声电光调制器,在原有光纤声光调制器的基础上增加了一对直流电极,通过电光效应改变器件的中心频率,使应用更具有灵活性.声电光效应包括声光效应和电光效应,其中声光效应同时起到光调制与光偏转的作用.给出了声电光衍射效率的计算公式,讨论了最佳声电光工作模式的选定,计算了铌酸锂反常声光互作用几何关系,设计制作了铌酸锂光纤声电光调制器,测试了其相对衍射效率分别随电信号功率和直流电压变化的曲线,实验结果和理论相符.     

铌酸锂晶体测量电压研究

应用铌酸锂(LiNbO3)晶体的普克尔(Pockels)效应可以测量电压.本文阐述了测量电压的原理,探讨了介质的厚度与测量电压线性范围的关系,分析了影响测量结果的一些主要因素,提出了改进电压传感器性能的方法.     

掺铁钽酸锂晶体的生长及其光学性能的研究

在LiTaO3(LT)中掺进不同摩尔分数的Fe2O3,用提拉法生长Fe:LiTaO3晶体,测试了晶体的晶格常数、吸收光谱和红外光谱.发现晶体的晶格常数随着Fe2O3掺入量的增加而变大.晶体的吸收边随着铁含量的增加而发生红移,并在520 nm处有一吸收峰,是对Fe2+ 离子的吸收.LiTaO3晶体的OH-吸收峰位置在3 477 cm-1,当掺杂Fe2O3后,吸收峰的位置仍然在3 477 cm-1附近,红外光谱的吸收基本上没有变化.利用二波耦合光路测试了晶体的指数增益系数,计算了有效载流子浓度.测试结果表明,随着掺铁量的增大,其指数增益系数和有效载流子浓度都增大.     

铌酸锂声光偏转器宽带设计

给出了一种新的铌酸锂反常声光器件的宽带设计方法,通过旋转坐标系使铌酸锂晶体o光折射率曲面同e光折射率曲面剥离.在新坐标系下通过求解铌酸锂晶体反常声光衍射的Dixon方程,得到了不同旋转角度下入射角和衍射角随超声频率变化的关系曲线,确定了铌酸锂反常声光偏转器宽带工作模式的设计参数.该方法可以通过旋转角度来控制器件的中心频率,同时可以有效地扩大器件的工作带宽.