双掺及三掺铌酸锂材料光学性能研究

发布时间：2017-09-30 09:36

  本文关键词：双掺及三掺铌酸锂材料光学性能研究

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【摘要】：铌酸锂晶体是优良的光学材料之一,具有“光学硅”的美誉,由于铌酸锂晶体特殊的晶体结构,铌酸锂可以进行多种掺杂而呈现出多种多样的物理性能,双掺杂和三掺杂铌酸锂晶体表现出许多优良的物理性能,在光波导及波导激光器、高密度信息存储和光频转换等方面有着广泛的应用前景。研究表明,铁锰双掺铌酸锂晶体广泛应用于双色非挥发存储材料,但是由于铁锰双掺铌酸锂晶体存在记录时间长和信噪比低的缺点,离实际应用还有一定距离。基于此,本论文提出了改良铁锰双掺铌酸锂晶体的双色非挥发存储性能的两种方案,一种方法是铁锰双掺铌酸锂晶体中掺入抗光折变铪离子,另外一种方法是,将铁锰双掺晶体中的锰元素替换为成钴元素。首先,分别研究了铪离子浓度、退火处理和紫外光敏化对铪铁锰三掺铌酸锂晶体紫外可见光吸收的影响,找出最适合应用于非挥发存储的热处理条件和铪离子浓度。铪离子低于2mol%时,吸收边随铪离子的增加而发生红移,超过2mol%后,吸收边随铪离子浓度增加而发生蓝移。这表明,2mol%是铪离子完全替代反位铌的阈值浓度;铪离子浓度2mol%和3mol%的样品的光致色变能力强,比较适合用于非挥发存储材料;还原能优化4mol%铪离子样品的非挥发存储性能,对2mol%和3mol%铪离子样品的非挥发存储性能没有影响;铪离子浓度4mol%样品还原和氧化热处理后均会发生红移,可能的原因是4mol%是铪离子开始进入铌位的阈值浓度。其次,研究了铪铁锰三掺铌酸锂晶体的光致吸收和光致透明时间动态曲线,同时,记录不同敏化和漂白光强下晶体的光致吸收和光致透明的响应时间。得出,三掺铌酸锂晶体光致吸收和光致透明的响应时间比铁锰双掺的铌酸锂晶体的响应时间大大缩短。找出非挥发存储材料在写入信息时漂白光强与敏化光强的比值范围,即找出在相同响应时间下漂白光强与敏化光强的比值。测试了不同铪离子浓度下的铪铁锰三掺铌酸锂晶体的非挥发存储的性能参数,证明了铪铁锰三掺铌酸锂晶体的存储响应时间大大缩短了。通过分析综合比较非挥发存储实验参数得出,2mol%的铪离子浓度表现出较优良的非挥发存储性能。最后,研究了铁钴双掺铌酸锂晶体光致色变过程和机制,并从实验和理论方面证明了铁钴双掺铌酸锂晶体的响应时间比铁锰双掺铌酸锂晶体的响应时间大大缩短。得出双色存储所需要的漂白光强和敏化光强的比例范围是35-40。
【关键词】：铌酸锂晶体 掺杂 光致色变 非挥发存储
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ131.11
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究的背景及意义10
• 1.2 铌酸锂晶体的掺杂10-12
• 1.2.1 光折变掺杂11-12
• 1.2.2 抗光折变掺杂12
• 1.3 光折变效应机制12-14
• 1.4 双色光折变效应及双色非挥发存储14-15
• 1.5 国内外研究进展15
• 1.6 本课题的研究内容15-18
• 第二章 热处理和敏化对铪铁锰三掺铌酸锂晶体的影响18-30
• 2.1 实验过程18-20
• 2.1.1 实验样品18
• 2.1.2 实验仪器18-20
• 2.1.3 实验步骤20
• 2.2 热处理和敏化对铌酸锂晶体透射光谱的影响20-29
• 2.2.1 氧化热处理对铌酸锂晶体的影响21-25
• 2.2.2 敏化处理对铌酸锂晶体的影响25-27
• 2.2.3 还原热处理及敏化后对铌酸锂晶体的影响27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 铪铁锰三掺铌酸锂晶体光致色变的动态研究30-36
• 3.1 实验原理30
• 3.2 实验步骤30-32
• 3.2.1 光致吸收30-31
• 3.2.2 光致透明31-32
• 3.3 结果分析32-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第四章 铪铁锰三掺铌酸锂晶体的双色全息存储36-42
• 4.1 双色全息存储的基本理论36-37
• 4.2 双色全息存储实验原理37-41
• 4.2.1 实验方案38-39
• 4.2.2 实验结果39-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 铁钴双掺铌酸锂晶体的光学性能研究42-50
• 5.1 光致色变的动态过程研究42-45
• 5.2 光致色变的物理机制45-47
• 5.3 双色全息存储47-48
• 5.4 本章小结48-50
• 第六章 结论50-52
• 参考文献52-56
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果56-58
• 致谢58-59

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