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MgF_2和KLTN晶体的光学性质研究

作　者: 邵萌
导　师: 侯碧辉
学　校: 北京工业大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: MgF2晶体 KLTN晶体电子自旋共振 THz光谱顶部籽晶助熔剂法
分类号: O734
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本论文工作对两种系列晶体(MgF2和K1-yLiyTa1-xNbxO3)进行了光学性质的研究。首先对重要的激光发光介质和光学窗口材料氟化镁晶体的微波和远红外光学性质进行研究。在室温条件下的电子自旋共振(ESR)波谱实验中发现两个分别取自MgF2单晶生长的放肩部位和MgF2:Co晶体样品有130多条相同的各向异性谱ESR峰。经初步计算拟合,谱线是由三种不同的多核自由基产生的。这一事实表明其基态简并度是相当高的,在不太高的直流磁场下几乎是一个由准连续的能级组成的能带。这有可能成为可调谐的固体激光介质的新基点。利用THz时域光谱技术对MgF2晶体和MgF2:Co晶体在0.5~2.5THz的吸收特性进行了研究。Co掺杂使晶格吸收带边向低频移动,而且MgF2:Co晶体在1.9THz有吸收峰,吸收系数达到70cm-1,求出F--Co2+离子键伸缩振动的键力常数K为3.40×10-2N/cm。利用光学常数之间的关系计算了两个样品在0.5~2.5 THz的介电函数的实部ε1(ν),得到MgF2晶体的ε1(ν)的值在4.67至4.73之间,MgF2: Co晶体的ε1(ν)的值在4.62至5.01之间。其次,探讨了新型顺电态光折变晶体K1-yLiyTa1-xNbxO3(KLTN)晶体的生长方法及光学性质。用顶部籽晶助熔剂法,降温速率为0.3oC/h,籽晶的转速为20r/min,温度梯度约为50oC/cm,生长KLTN晶体和宏观透明的KLTN:Cu晶体。XRD分析得出,生长出的KLTN晶体属立方晶系,晶格常数为a=0.3988nm。卢瑟福背散射/沟道实验得到KLTN:Cu晶体的沟道最小产额Χmin=2.2%,表明结晶品质接近完美晶体。紫外-可见-红外光谱实验得出,KLTN晶体本征吸收边在384nm附近,带隙宽度Eg=3.23eV,掺入Cu离子对吸收边影响很小。在吸收边附近,吸收系数表现出指数型带尾,掩盖了电子带间跃迁的本质。最后,对KLTN:Cu晶体进行了全息存储应用方面的初步研究。我们发现用633nm的写入光即可在晶体中记录体全息光栅,实验上得到的最大衍射效率为3.78%。

MgF_2和KLTN晶体的光学性质研究

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