铌酸锂晶体紫外光折变效应和光致霍尔效应研究.pdf

南开大学
硕士学位论文
铌酸锂晶体紫外光折变效应和光致霍尔效应的研究
姓名:刘祥明
申请学位级别:硕士
专业:光学
指导教师:张国权
20080501
摘要储性能。结果表明,紫外光致吸收的出现与〖ɑ拥男纬捎泄兀辉诓粼映铌酸锂作为优良的多功能无机晶体在各方面都受到了广泛的研究,尤其在全息存储方面。在可见光条件下,掺镁、锌、铟铌酸锂晶体显示了很好的抗光损伤性,特别是当掺杂浓度超过所谓的抗光损伤阈值后。但是,这些掺杂的晶体在紫外光辐照下,却表现出了光折变增强效应。对铌酸锂晶体紫外光折变效应的研究,不但有利于增加对铌酸锂晶体微结构,尤其是缺陷结构的认识,还有助于加深对光折变弱光非线性效应及其物理机制的理解。本论文在前人工作的基础上,主要研究了铌酸锂晶体中的紫外光折变效应和光致霍尔效应。本论文的主要内容分为以下几部分:第一章概述了本论文的研究背景,介绍了光折变效应微观机制以及电荷输运模型,还介绍了铌酸锂晶体的光学性质及其应用。第二章在实验上研究了掺镁、锌铌酸锂晶体的紫外光致吸收和双色全息存过抗光损伤阈值的晶体中实现了非挥发全息存储,还发现在深浅能级上建立的第三章分别测量了紫外光致吸收和紫外光折变光栅的暗衰减过程随温度的变化关系,得到了相应的缺陷中心的热激活能:紫外光致吸收中心的热激活能约为,而紫外光折变中心的热激活能约为。根据这些实验结果建立了铌酸锂晶体的缺陷能级模型来描述铌酸锂晶体的紫外光折变效应。第四章主要研究磁场对铌酸锂晶体中的光生电流的影响,测量了光致霍尔电流随泵浦光强的变化关系,并对光致霍尔效应做了详细的讨论。第五章首先总结了前面的工作,然后对该方向的研究前景及应用进行了展关键词:铌酸锂紫外光致吸收光致霍尔效应热激活能缺陷结构光栅为反相光栅。望。
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第一章光折变弱光非线性效应及铌酸锂晶体和进行倍频实验时发现,聚焦的蓝光或绿光经过晶体后会发生畸变,说明光辐照区域发生了折射率改变,这样就改变了倍频的相位匹配条件,从而使得倍频效率降低,他们称这一现象为“光损伤。发现这种光损伤在光照停止后仍能保持很长时间,但是利用均匀光辐照或加热的方法可以将它擦除,所以它是一种可逆的光损伤,利用这一性质可以进行实时的信息存储【俊NA擞永久性的光损伤区别,这种现象称作“光折变效应光折变效应来源于入射光强度的空间调制,而不需要很强的入射光强,即使是微瓦量级,只要辐照时间足够长,同样可以在光折变材料中形成折射率的变化,从而引起各种非线性效应,例如自聚焦、自散焦、光致散射等。因此有人称之为弱光非线性,在物理机制上与强光非线性是不同的。此后人们相继在多种材料中发现了这种效应。除了上面提到的铁电体等立方硅铋族氧化物、半导体材料、取⒌绻馓沾蒔约有机聚合物炔牧稀O衷诠庹郾湫вυ诤芏喾矫娑加泄憷ǖ挠τ们熬埃高密度全息存储、图像处理、光学计算、光开关、空间光调制、光通信等。而光折变效应的应用对光折变材料性能又提出了更高的要求,上述的几种用途基本上都需要光折变材料具有高的光折变灵敏度、大的动态范围、高的衍射效率铌酸锂晶体的平均性能使其成为很有竞争力的光折变材料,但是其灵敏度不高,这限制它的广泛使用。所以研究如何提高铌酸锂晶体的灵敏度是一个重要方向。虽然人们对铌酸锂晶体研究了多年,但是其微观结构仍然不很清楚,为了很好地使用这一极具潜力的光折变材料,对铌酸锂晶体的微观结构尤其是缺陷结构的研究尤为重要。本章首先简要介绍光折变效应的原理、物理机制及其带输运模型,然后概述铌酸锂晶体及其可能的缺陷