铌酸锂晶体中光诱导铁电畴反转的研究.pdf

南开大学硕士学位论文铌酸锂晶体中光诱导铁电畴反转的研究姓名:赵飞申请学位级别:硕士专业:光学指导教师:张国权2012-05摘要摘要铌酸锂晶体是一种具有优秀的非线性光学、光折变、电光、声光、压电及热释电等特性的铁电体材料,并且可以通过不同的掺杂元素和掺杂浓度得到不同的特性,因而在非线性光学、声光、电光等应用领域中都获得了广泛的应用,是一种极有前途的非线性光学晶体材料。准相位匹配技术在非线性光学中的应用十分广泛,周期性极化铌酸锂是一种理想的实现准相位匹配的材料,被广泛地应用在各种各样的非线性过程和器件中。相较于其它材料,周期极化铌酸锂的光学性能好,转换效率高且制备相对简单。因而研究制备具有优良性能的周期性极化铌酸锂晶体具有重要的意义。目前常用的制备方法是外加电场极化法,这种方法的缺点是所需的反转电压很高,难以制备较厚的晶片。由于尖端效应导致结构化电极在晶体中形成的周期性的电场分布不均匀,难以制各出小周期的畴结构。光诱导畴反转是一种同时利用激光照射和外加电场极化实现铁电畴反转的方法。其利用光照在晶体中形成光致空间电荷场,大大降低了反转铁电畴所需的电压。用光场分布代替了电极结构,能制备出更复杂和更小的周期性畴结构。故成为了一种极具潜力的畴结构制备方法。%铌酸锂晶体的极化反转,得到了晶体的反转电压,分析了不同晶体中光照对于铁电畴生长的影响,并尝试进行了紫外光诱导畴结构的制备。第一章,简要介绍了周期性极化铌酸锂的优良性质、光诱导电场极化反转的发展现状以及论文的工作安排。第二章,详细介绍了铌酸锂晶体的基本结构、光学性质和铁电特性,指出了常见的制备周期性极化铌酸锂的方法,比较分析了光诱导畴反转方法和其它方法的优点与不足。第三章,重点介绍了光诱导铁电畴反转的实验装置和实验方法,%铌酸锂晶体的反转电压。采集了无光和紫外光下反转过程中的畴壁运动图片,分析了不同情况下畴壁运动图片之间的差异原因。发现强紫外光照射后光诱导还能持续存在,同时晶体的电阻会明显减低并发生导摘要电。%铌酸锂晶体的反转电压,发现反转电压随光强增大而降低,并且在光照超过一定强度后达到饱和,不再降低。在此基础上,%铌酸锂晶体中利用聚焦紫外光制备畴结构的条件。第四章,对全文进行了总结,并提出了今后的工作目标和研究方向。关键词:铌酸锂,光诱导,畴反转,矫顽场,极化电流AbstractAbstractLithiumniobate(LiNb03)rystalwithexcellentnonlinearoptical,photorefractive,electro-optic,acousto—optic,piezoelectric,,acousto—opticandelectro—opticapplications,-phase—(PPLN)isanidealmaterialforquasi-paredtoothermaterials,periodicallypoledlithiumniobatehasgoodopticalperformance,highconversionefficiency,,studyonthepreparationofperiodicallypoledlithiumniobatecrystalwithexcellentperformancehasimportantsignificanceNow,,,SO