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不同掺锰量Mn：Mg：LiNbO_3晶体结构与光折变性能

作　者: 梁丽
导　师: 李洪涛
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: Mn: Mg:LiNbO3晶体缺陷结构光折变性能双光子现象
分类号: O734.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

采用提拉法生长出无宏观缺陷、光学均匀性好的不同掺杂量的双掺锰镁同成分铌酸锂（Mn:Mg:LiNbO₃）单晶体,研究总结出了最佳生长工艺参数。通过分析晶体的红外吸收光谱及紫外—可见吸收光谱,结合相关的缺陷结构模型,研究了Mn:Mg:LiNbO₃晶体中杂质离子的占位机理。结果表明:在铌酸锂晶体中Mg²⁺掺杂量在5mol.%时未超过域值;Mn离子进入晶体,占据Li位;氧化态、生长态和还原态三种不同的状态,原子周围环境不一样,基础吸收边也有所移动。晶体的X-射线衍射分析结果表明,晶体中的缺陷总量（微观应力程度）随锰含量的变化不大;同一掺杂量的铌酸锂晶体,与生长态的相比,晶体缺陷氧化态的增加,还原态的减少。利用二波耦合实验研究了Mn:Mg:LiNbO₃的光折变性能,结果表明:在掺入5mol.%MgO基础上再掺入少量锰离子,晶体的衍射效率不高;对于同一试样,从氧化态到生长态再到还原态,其记录时间缩短,衍射效率降低;各样品的衍射效率随锰量的增加先减少后增加;锰镁同成分铌酸锂晶体具有一定的非挥发性。通过透射光斑畸变法对双掺锰镁铌酸锂晶体的抗光损伤能力进行测试,锰镁铌酸锂晶体抗光损伤能力非常强,在本实验中没有测出光损伤现象。本论文首次应用聚焦的激光进行光折变性能的测试,结果是得到了用未聚焦激光得不到的衍射效率,且擦除时间比写入时间长得多,表明该实验通过增强入射光强而产生了双光子激发锰离子现象。并通过实验证明了,降低读出时的照射光强可以大大增强晶体的非挥发性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 铌酸锂晶体的性质和结构  9-12
    1.1.1 物理性质和应用  9
    1.1.2 晶体结构及锂空位的分布  9-11
    1.1.3 晶体的微观缺陷模型  11-12
  1.2 常用铌酸锂晶体的成分  12-13
  1.3 掺杂铌酸锂晶体  13-17
    1.3.1 光折变增强掺杂与抗光折变掺杂  13-15
    1.3.2 双掺铌酸锂晶体  15
    1.3.3 双掺镁锰铌酸锂晶体的性能  15-17
  1.4 铌酸锂晶体的光折变性能  17-19
    1.4.1 光折变效应简介  17-18
    1.4.2 光折变材料  18-19
  1.5 本课题的目的与意义  19
  1.6 本课题的研究内容  19-20
第2章实验材料和实验方法  20-27
  2.1 实验材料  20
    2.1.1 铌酸锂原料及掺杂剂的选择与用量  20
  2.2 晶体生长设备  20-22
  2.3 结构与组分测试方法  22-23
  2.4 光折变性能测试  23-27
    2.4.1 光折变材料的相关参量  23
    2.4.2 光折变性能测试方法  23-27
第3章锰镁铌酸锂晶体的生长与后处理  27-35
  3.1 晶体生长  27-30
    3.1.1 晶体生长工艺  27-28
    3.1.2 晶体生长过程  28-30
  3.2 退火和极化处理  30-32
  3.3 氧化和还原处理  32-33
  3.4 晶体切割与研磨  33-35
第4章锰镁铌酸锂晶体的结构与缺陷  35-52
  4.1 Mn:Mg:LiNbO_3 铌酸锂晶体缺陷  35-43
    4.1.1 掺杂离子对OH~-共振峰的影响  35-38
    4.1.2 掺杂离子对晶体基础吸收边的影响  38-43
  4.2 Mn:Mg:LiNbO_3 晶体微观缺陷总量分析  43-51
  4.3 本章小结  51-52
第5章镁锰铌酸锂晶体的光折变性能  52-64
  5.1 变锰掺杂量对衍射效率的影响  52-57
  5.2 后处理对衍射效率的影响  57-58
  5.3 锰镁铌酸锂晶体的非挥发存储性能  58-60
  5.4 实验中的双光子现象  60-62
  5.5 晶体的抗光损伤性能  62
  5.6 本章小结  62-64
结论  64-65
参考文献  65-69
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  69
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  69
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  69-70
致谢  70

不同掺锰量Mn：Mg：LiNbO_3晶体结构与光折变性能

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