一、重掺镁LiNbO_3∶Fe晶体的光谱与光折变特性研究（论文文献综述）
高博锋,任梦昕,郑大怀,兀伟,蔡卫,孙军,孔勇发,许京军[1]（2021）在《铌酸锂的耄耋之路：历史与若干进展》文中指出铌酸锂集压电、倍频、电光和光折变等特性于一身,被认为是非线性光学的模型晶体,已经表现出巨大的实用价值。铌酸锂在其诞生以来的近百年中,已经在国土安全、医学检测、高能物理、工业探测等领域占据着不可或缺的地位。随着微纳技术的发展,近年来铌酸锂微纳结构中新型光学效应的研究,已经成为国际上竞相争夺的前沿热点之一,相关研究对于产生新型微纳光子学器件具有重要推动作用。本文主要围绕铌酸锂的光学性质综述了其发展历史,同时介绍其在微纳光学领域的研究现状,并对其未来发展进行了展望。
罗娅[2]（2021）在《三掺铌酸锂晶体的第一性原理研究》文中提出铌酸锂晶体（LiNbO3,简写为LN）,作为一种多功能的人工晶体,具有优良的电光效应、声光效应、压电效应、非线性光学效应和光折变效应等物理性质。信息化社会中人们对信息的存储密度和速度等参量要求越来越高,LiNbO3晶体优良的光折变性质在光学体全息存储技术应用方面表现出色,被认为是光存储的首选材料。光学体全息存储技术具有高存储密度、高冗余度、并行寻址和快速存取等特点,其中双光全息存储可避免读取过程中的挥发性,是一种高稳定、长寿命、读取和改写方便的实用技术。实现双光全息存储需要在晶体内掺杂或利用晶体内部固有缺陷在材料中形成两个光折变中心（即禁带中的深、浅两个能级）,记录时使用长波长光,电子从浅能级激发到导带,陷于深能级,形成光栅;擦除时使用短波长光;读取时使用长波长光,不会破坏深能级光栅。抗光折变离子加双光折变离子的三掺铌酸锂晶体的光存储实验研究已显现了较好的存储效果,但关于其机制的理论研究还未见报道。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了纯铌酸锂以及三掺铌酸锂晶体的能带、态密度和吸收光谱。研究结果如下:Cu:Fe:Mg:LiNbO3晶体及对比组体系的研究显示,单掺铜或铁铌酸锂晶体的杂质能级分别由Cu 3d轨道或Fe 3d轨道贡献,禁带宽度分别为3.45 eV和3.42 eV;铜、铁共掺铌酸锂晶体杂质能级由两离子的3d轨道共同贡献,禁带宽度为3.24 eV,吸收峰分别在3.01 eV、2.47 eV、1.90 eV、1.36 eV处;Cu:Fe:Mg:LiNbO3晶体中Mg2+浓度低于阈值或达到阈值（6.0 mol%）的禁带宽度分别为2.89 eV和3.30 eV,吸收峰分别位于2.45 eV、1.89 eV和2.89 eV、2.59 eV、2.24 eV。Mg2+浓度达到阈值使得Fe3+占Nb位,引起晶体场改变,从而改变吸收峰的位置和强度。双光存储应用中可选取2.9 eV作为擦除光,2.5 eV作为读取和记录光,选取Mg2+浓度达到阈值的三掺LiNbO3晶体在增加动态范围和灵敏度等参量以及优化再现图像的质量等方面更具优势。对铜锰镁三掺铌酸锂晶体各体系进行优化和计算。结果显示,各掺杂铌酸锂晶体体系的带隙相比纯铌酸锂晶体均变窄。在禁带内均出现杂质能级,其中单掺铜或锰晶体的杂质能级分别由Cu 3d轨道或Mn 3d轨道贡献,禁带宽度分别为3.39eV和3.34 eV;铜、锰共掺晶体杂质能级由两离子的3d轨道共同提供,禁带宽度为3.32 eV,在3.17 eV、2.88 eV、1.90 eV附近分别出现吸收峰;Cu:Mn:Mg:LiNbO3晶体中Mg2+浓度低于阈值或达到阈值时分别在3.05 eV、2.79 eV、1.85 eV和3.17 eV、2.82 eV、1.97 eV附近出现吸收峰。Mg2+浓度达到阈值会使吸收边较低于阈值情况紫移;Mn2+占Nb位和Cu2+密度增加,引起吸收峰位置和强度的改变。Cu:Mn:Mg（E）:LiNbO3晶体在双光存储应用中选取3.17 eV和2.82 eV作为擦除光和记录光,由于记录光波长较短以及吸收较强,存储的动态范围、灵敏度较Cu:Mn:Mg:LiNbO3晶体有所提高;2.82 eV和1.97 eV作为光折变吸收也可选为另一组深、浅能级。
闫晓东[3]（2020）在《铌酸锂晶体极化工艺及坩埚下降法生长研究》文中指出铌酸锂晶体（LiNbO3,LN）是一种多功能且综合性能优异的人工晶体材料,它在全息显示、全息存储、声光、压电等方面有着广泛的应用。但LN光折变响应速度慢、光学均匀性差等问题,限制了实现实时动态3D全息显示以及大尺寸晶体的产业化应用。针对上述问题,本论文开展了以下工作:首先,通过高温二次烧结,合成同成分铌酸锂多晶料。利用提拉法生长多根同成分LN晶体,其双摇摆曲线的半高宽约为17″。通过改变极化工艺参数,实现了对光折变响应速度的调控。结果表明提升极化电流,有效提高了LN的光折变响应速度和饱和衍射效率。尤其当极化电流提升至100m A时,在351nm处的响应速度提升了10倍,响应时间缩短至1.4s,衍射效率保持在40.8%,并且在473nm、532nm处的响应速度分别提升了60倍和10倍。光擦除研究结果表明该晶体中至少存在两种光折变中心,光折变机制主要是扩散。从本征缺陷角度,分析了极化电流改变光折变响应速度的机理。其次,采用湿化学方法合成了不同浓度的掺镁铌酸锂（LN:Mg）多晶料。通过优化坩埚下降法晶体生长工艺,沿着c轴（001）方向成功生长了高质量的2英寸高掺镁LN晶体,其双摇摆曲线的半高宽约为8″,退火后的透过率可达70%以上。与LN晶体相比,当掺Mg浓度达到5mol%时,其OH-吸收峰由3484cm-1移动至3534.7cm-1,表明5mol%超过了Mg在LN中的阈值浓度。双折射梯度法测试结果表明,掺5mol%Mg的LN异常折射率梯度为2.5×10-5/cm,这表明利用坩埚下降法成功生长了2英寸高光学均匀性的高掺镁LN。在此基础上,我们探索了铟钼双掺LN晶体的坩埚下降法生长研究。
孙婷[4]（2014）在《镁/铟与稀土掺杂铌酸锂晶体缺陷结构与上转换发光性能研究》文中指出稀土掺杂的各种光学材料已经成为研究热点，而且以稀土离子为发光中心的上转换荧光技术也具有极大的应用价值和发展前景，这就促使人们在研究传统光学材料的基础上，进一步探索具有更高效发光效果的新型材料。本研究在传统金属元素掺杂铌酸锂（LiNbO3）晶体的同时，掺入不同的稀土离子作为研究对象，并对不同元素、不同浓度的掺杂情况进行了系统的分析及比较，揭示了金属元素与稀土元素掺杂LiNbO3晶体后缺陷结构及光学特性的变化规律，为今后深入研究提供了丰富的理论依据，同时也为制备新型的激光晶体提供了实验指导。本论文采用Ho和Nd两种稀土离子、以及Mg、Yb、In金属离子对LiNbO3晶体进行掺杂改性，以X射线衍射、红外吸收光谱以及紫外吸收光谱测试为手段研究各晶体的内部缺陷结构；通过上转换发光、功率曲线、J-O理论计算分析出各种晶体的上转换发光机制，同时对各试样的抗光损伤能力进行测试计算。在LiNbO3晶体中掺入不同浓度的Ho3+/Nd3+离子，通过测试分析发现，Ho3+/Nd3+离子都首先占据LiNbO3晶体缺陷结构中反位铌的位置，而随着掺入浓度达到或超过一定阈值后就会逐渐取代正常的铌位和锂位。上转换发光的强度开始会随着Ho3+/Nd3+离子浓度的增加而增强，达到一定阈值浓度后则会随浓度增加而减弱。将Ho/Nd：LiNbO3中掺入不同浓度的、可增强晶体抗光损伤能力的金属离子Mg2+，通过测试分析得出：当掺入的Mg2+离子浓度低于其阈值浓度（5mol%）时，Ho3+/Nd3+通过优先占据锂位、小部分占据铌位而形成孤位缺陷中心与团位束缺陷中心；而当Mg2+离子浓度达到或超过其阈值浓度后，Ho3+/Nd3+团位束缺陷中心会迅速解离甚至消失。受团位束缺陷浓度的影响，双掺晶体的上转换发光强度也随Mg2+浓度的增加而呈现先增强、达到阈值后减弱的现象，抗光损伤性能则较未掺杂Mg2+之前提高了约两个数量级。稀土离子Yb3+并不参与发光过程，而是优良的敏化剂。将不同浓度的Yb3+掺入Ho/Nd：LiNbO3并通过测试分析后发现：Yb3+与Ho3+/Nd3+同时优先占据反位铌位置，共同作用下促进了团位束缺陷中心的形成，上转换发光强度也会随着Yb3+浓度的增加而不断增强。选择了阈值浓度比Mg2+更低的不同浓度的In3+与固定浓度的Yb3+共同掺入Ho/Nd：LiNbO3中，分析了晶体的内部缺陷结构。当In3+达到阈值浓度前，浓度的增加可以促进晶体中团位束缺陷中心的形成；但当In3+的浓度达到或超过阈值后，可以解离团位束缺陷结构。研究三掺铌酸锂晶体功率曲线结果发现两种稀土离子（Ho3+/Nd3+）的上转换发光均属于双光子过程，且绿光强，红光较弱。晶体的抗光损伤能力较未掺In3+时有显着增强，并随着In3+浓度的增加而不断增强，但上转换发光强度则较未掺杂In3+时有所减弱。
靳丽婕[5]（2014）在《锆铈铁三掺铌酸锂晶体生长及光全息存储性能的研究》文中指出存储材料的性能直接决定着体全息存储技术的实用化。铈铁铌酸锂（Ce:Fe:LiNbO3）晶体是近年来发现的光折变性能优良的体全息存储材料之一，但其仍存在不足，如响应速度慢和抗光损伤能力差。为了改善这些不足，国际上通常采用两种方法：一种是提高晶体中的锂铌比，另一种是掺入抗光损伤元素。锆（Zr）离子是近些年来发现的优秀的抗光损伤元素。因此，采用提拉法生长的不同Zr含量的Zr:Ce:Fe:LiNbO3晶体为研究对象，研究其生长工艺、光谱特性、缺陷结构、光折变性能以及抗光损伤能力。首先，通过调整生长工艺，采用提拉法生长出无宏观缺陷、光学均一性好的Zr:Ce:Fe:LiNbO3晶体，采用定向、切割、研磨、抛光等加工工艺制备出测试所需的全息存储器件。其次，利用X-射线晶体粉末衍射、红外光谱、紫外吸收光谱等测试手段对生长的晶体结构进行分析。并通过晶胞参量变化、晶体OH-吸收峰的位置和晶体吸收边的移动判断晶体的缺陷结构与掺杂离子的占位情况。再次，通过二波耦合实验测试Zr:Ce:Fe:LiNbO3晶体的光折变性能。并由测得的写入时间和擦除时间计算晶体的衍射效率、光折变灵敏度和动态范围。实验结果表明，Zr:Ce:Fe:LiNbO3晶体的光折变性能要优于Ce:Fe:LiNbO3晶体。最后，采用透射光斑畸变法测量了Zr:Ce:Fe:LiNbO3晶体的抗光损伤阈值。结果表明，随着锆掺量的增加，Zr:Ce:Fe:LiNbO3晶体的抗光损伤能力逐渐增强。与Ce:Fe:LiNbO3晶体相比，Zr:Ce:Fe:LiNbO3晶体具有更大的阈值光强，能够更好地抑制光致散射。
张春雷[6]（2013）在《掺杂LiNbO3晶体光折变存储性能的研究》文中研究表明采用提拉法（Czochralski method）生长Hf系列LiNbO3晶体,（Hf:LiNbO3、Hf:Fe:LiNb03、不同Li/Nb比Hf:Fe:LiNb03和Hf:Fe:Cu:LiNb03晶体）。Zr系列LiNb03晶体,（Zr:Fe:LiNb03晶体和不同Li/Nb比Zr:Mn:Fe:LiNb03晶体）和Mn、Fe系列LiNb03晶体（Sc:Mn:Fe:LiNb03、Mg:Mn:Fe:LiNb03晶体）。采用最佳工艺条件,生长的晶体经过退火、极化、还原和氧化处理。生长的晶体透明,没有宏观缺陷。采用电感耦合等离子体（ICPAES）测试Mg:Mn:Fe:LiNb03晶体有效分凝系数。随着Mg2+浓度增加Mg的分凝系数下降,Mn的分凝系数先增加后下降。Fe的分凝系数增加,但都在分凝系数1附近,在Zr:Mn:Fe:LiNb03晶体Zr的分凝系数在0.9左右,生长掺Mg、Mn、Fe、Zr的LiNbO3晶体质量较高。测试掺杂LiNbO3晶体的X-射线粉末衍射图,计算晶格常数和晶胞体积。衍射图谱没有出现新的衍射峰,说明杂质进入到LiNb03的晶格中,由于杂质的半径与基质半径不同导致峰值强度发生变化。测试掺杂LiNb03晶体的红外透射光谱和紫外-可见吸收光谱。掺杂LiNbO3晶体OH-吸收峰和吸收边发生移动。在LiNbO3中由红外透射光谱确定掺杂离子的阈值浓度,Mg2+吸收峰位置在3535cm-1,Zn2+吸收峰位置在3529cm-1,Sc3+吸收峰位置在3508cm-1,Hf4+吸收峰位置在3488cm-1,Zr4+吸收峰位置在3479cm-1。讨论OH-吸收峰和吸收边移动机理,用极化能力解释吸收边的移动现象。采用Kr+激光器（476nm蓝光）和Ar+激光器（488nm蓝光）和He-Ne激光器（633nm红光）作光源,测试和研究晶体的光折变性能（衍射效率η、响应时间、动态范围和光折变灵敏度）。用蓝光测试晶体的光折变性能:最高衍射效率ηs达到75.4%,动态范围达到20.24,灵敏度达到3.19cm/J,指数增益系数Γmax=34.2cm-1,有效载流了浓度Neff=3.1×1015cm-3。红光测试晶体衍射效率随着（Mg2+,Hf4+,Zr4+）浓度增加,衍射效率ηs下降;蓝光测试晶体的衍射效率ηs增加。蓝光光折变性能大大优于红光光折变性能,对蓝光光折变增强机理进行讨论。采用短波长光Kr+激光器（476nm蓝光）和Ar+激光器（488nm蓝光）作记录光,用长波长He-Ne激光（633nm红光）读取光栅称为双波长技术。相反用长波长He-Ne激光做记录光。用短波长光（Kr+激光器,Ar+激光器或紫外光）作敏化光称为双色技术。Hf（4mol%）:Fe:Cu:LiNb03晶体作存储介质,Kr+激光器作记录光,He-Ne激光器读取光栅。双波长非挥发全息存储测试结果,固定衍射效率达到49.0%,响应时间180s,非挥发灵敏度S’为0.252cm/J。红光作记录光,蓝光作敏化光。双色测试结果:固定衍射效率为29%,写入时间为650s,非挥发灵敏度S’为0.015cm/J。红光作记录光,紫外光作敏化光,双色存储测试结果:固定衍射ηf=30%,写入时间τw=1680s,非挥发灵敏度S’=0.0078cm/J。双波长非挥发存储技术优于双色非挥发存储技术。LiNb03晶体在较高功率下易产生光损伤（也叫光折变或者光散射）,光损伤使晶体的信噪比下降。在晶体掺进抗光损伤杂质如Mg、Mn、Zn、In、Sc、Hf和Zr。在Mg:Mn:Fe:LiNb03晶体,当MgO浓度达到5mol%（阈值浓度）抗光损伤能力比Mn:Fe:LiNb03晶体高二个数量级以上。Sc:Mn:Fe:LiNb03晶体当Sc203的浓度达到1.5mol%（Sc3+的阈值浓度是3mol%）抗光损伤能力比Mn:Fe:LiNb03晶体高二个数量级。Hf:Fe:LiNbO3和Zr:Fe:LiNb03的阈值浓度分别是4mol%和2mol%。抗光损伤能力比LiNb03高一个数量级。采用透射光斑畸变法测试掺杂LiNb03晶体抗光损伤能力。
辛非非[7]（2012）在《掺杂铌酸锂晶体紫外带边光折变性质与缺陷结构的研究》文中认为铌酸锂晶体是一种优良的人工晶体，具有很多重要的性质，如声光效应、电光效应、压电效应、热电效应、光折变效应等等，在很多方面具有广泛的应用前景。然而，由于铌酸锂晶体具有特殊并且复杂的内部缺陷结构，尤其是它的紫外深能级结构更加复杂，人们对于它的很多宏观效应对应的微观结构仍然处在猜测的阶段，严重影响了铌酸锂晶体在紫外波段的应用。因此，在紫外波段尤其是紫外带边附近的相关研究对于搞清其基本缺陷结构和性质具有重要的意义。本论文通过对掺杂铌酸锂晶体紫外带边附近的光折变效应的研究以及紫外带边光谱结构的测量和分析等手段系统地研究了掺杂铌酸锂晶体的深能级缺陷结构及其光学性质。论文的第一章综述了铌酸锂晶体的基本物理性质、目前关于铌酸锂晶体的缺陷结构模型以及铌酸锂晶体的非线性效应及主要应用。第二章着重介绍了光折变非线性效应的基本理论与表征方法，包括光折变效应的物理机制及探测手段，并且对于紫外吸收谱的研究方法也做了较系统的介绍。第三章系统介绍了二价、三价掺杂铌酸锂晶体在325nm紫外带边附近的光折变效应。过去对紫外光折变效应的研究大多使用的是351nm激光，研究发现铌酸锂晶体的紫外光折变效应呈现出与可见光截然不同的结果，引起了人们的广泛关注。更短波长的紫外激光可以激发更深能级上的载流子，通过对掺镁、掺锌以及掺铟铌酸锂晶体的325nm紫外光折变效应的研究，发现在325nm，这些高掺杂铌酸锂晶体的紫外带边光折变效应明显强于351nm的结果。例如，在掺锌9mol%样品中，我们得到了高达38cm-1的二波耦合增益以及高达37.7cm/J的灵敏度；而掺镁9mol%样品的光折变记录响应时间只有73ms，也是目前铌酸锂晶体中测得的最短的响应时间。这些结果都说明，对于这些高掺杂样品，325nm是光折变全息存储的极为适宜的波段。通过对镁铁双掺铌酸锂晶体紫外光折变效应的研究，我们发现铁的掺入可以显着地增强掺镁铌酸锂晶体的光折变全息存储性能。第四章系统研究了四价掺杂铌酸锂晶体——掺铪和掺锡铌酸锂晶体在325nm处的紫外带边光折变效应。发现与可见光的情况相反，同成分纯铌酸锂晶体在掺锡以后紫外光折变效应有了显着的提高。另外，掺铪也起到了促进紫外光折变效应的作用。我们的实验结果说明，掺铪铌酸锂晶体和掺锡铌酸锂晶体是很好的紫外光折变材料，因为它们具有低掺杂阈值，快响应速度，很强的抗光斑畸变能力和较高的衍射效率。第五章对于同成分掺镁、掺铪和掺锆的铌酸锂晶体以及近化学计量比铌酸锂晶体的紫外带边结构进行了光谱研究，并且运用Bose—Einstein单声子模型以及Urbach定则对实验结果进行了理论分析。实验发现所有样品的光谱都具有很强的温度依赖性，紫外带边的位置随温度的升高会产生明显的红移。无论是Bose-Einstein拟合还是Urbach拟合的结果都表明，当掺镁、掺铪或掺锆浓度超过阈值以后，与吸收有关的有效声子的能量明显下降，并且电子—声子相互作用强度也在阈值浓度以上突然减弱，这些拟合结果很好地从微观上解释了为什么当这些“抗光折变掺杂离子”的浓度超过阈值以后铌酸锂晶体的光电导显着增强，进而抑制了可见光波段处的光折变效应。另外，随着晶体中锂含量的增加，发现在近化学计量比铌酸锂晶体中与吸收有关的有效声子的平均能量也相对于同成分样品有明显的下降，并且它的电子—声子相互作用也有所减弱。随着晶体温度的降低，所有铌酸锂晶体的吸收边发生紫移，而且在带边附近出现新的紫外吸收带。该紫外吸收带覆盖了我们紫外光折变效应的实验波段（325nm）。并且，这个紫外吸收带的峰值高度与掺杂铌酸锂晶体紫外光折变效应的变化规律十分相似，因此有理由认为，这个紫外吸收带对应的缺陷结构在铌酸锂晶体的紫外光折变过程中起到了重要的作用。第六章总结了本论文的主要研究成果及其意义，并对未来的关于掺杂铌酸锂晶体缺陷结构的研究工作进行了展望。
代丽[8]（2011）在《镁/铟/铪与钬双掺铌酸锂晶体微观结构和光学特性》文中提出本研究采用提拉法生长出Mg: Ho: LiNbO3、In: Ho: LiNbO3及Hf: Ho: LiNbO3三个系列晶体材料,讨论了晶体生长的工艺参数（温度梯度、旋转速度和提拉速度等）对晶体生长的影响,探索最佳工艺参数生长出了无宏观缺陷、光学均匀性较好的晶体。采用电感耦合等离子质谱法测试掺杂离子在晶体中的浓度。详细分析了Mg、In和Hf在铌酸锂晶体内的分凝系数及Li/Nb比随着Mg、In和Hf掺杂浓度改变的规律。结果表明: Mg2+和Hf4+浓度的增加使晶体中Mg、Hf和Ho的分凝系数降低,而In3+浓度的增加使In的分凝系数减小,Ho的分凝系数逐渐提高。通过红外OH-吸收谱、紫外-可见吸收光谱、X射线粉末衍射和差热分析,详细研究了Mg: Ho: LiNbO3、In: Ho: LiNbO3及Hf: Ho: LiNbO3晶体的缺陷结构以及Mg、In与Hf的掺杂浓度的变化对掺杂离子在晶体中占位的影响规律。研究发现: Mg、In和Hf在低于各自的阈值浓度时,都是优先取代反位铌N b4L+i; Mg、In和Hf的掺杂浓度达到或高于各自的阈值浓度时,晶体的本征缺陷反位铌完全被取代,这时Mg2+、In3+和Hf4+将同时占据正常的Li和Nb位,但是三种离子占据Li位和Nb形成的缺陷基团不同:Mg2+以占据Li为主,形成3 Mg +L i -Mg3N-b;In3+占据Li和Nb位,形成In 2L+i -In2N-b;Hf4+以占据Nb为主,形成Hf L3i+ -3HfN-b。利用上转换实验装置,测试了Mg: Ho: LiNbO3、In: Ho: LiNbO3及Hf: Ho: LiNbO3晶体在波长为808nm激发源激发的上转换发光光谱。发现Mg、In和Hf的掺杂浓度对其上转换光谱的光强产生影响,同时确定了Mg: Ho: LiNbO3、In: Ho: LiNbO3及Hf: Ho: LiNbO3晶体的上转换发光机制,均为双光子过程。根据紫外-可见吸收光谱的测试结果,利用Judd-Ofelt理论,计算了Mg: Ho: LiNbO3、In: Ho: LiNbO3及Hf: Ho: LiNbO3晶体中Ho3+的唯象强度参数,同时计算出Ho3+离子部分能级的自发辐射跃迁几率、荧光分支比、荧光寿命以及积分发射截面等光谱参数。实验结果显示:Mg、In和Hf的掺杂导致Ho的9个吸收峰的强度明显改变、某些吸收峰的峰位发生红移等丰富的吸收光谱特性;当Mg2+、In3+的掺杂浓度超过阈值后分别增加到10mol%和5mol%时,其晶体的吸收峰强度显着增强;掺Hf4+的钬铌酸锂晶体吸收峰的强度与掺Mg2+、In3+的晶体变化规律不同,Hf4+的掺杂浓度低于阈值浓度时峰强均减弱;Hf4+的掺杂浓度高于阈值浓度时,吸收峰的峰强增强。采用透射光斑畸变法和光致散射阈值曝光能量流法两种方法,针对Mg: Ho: LiNbO3、In: Ho: LiNbO3和Hf: Ho: LiNbO3晶体的抗光损伤性能进行了系统研究。实验结果表明晶体的抗光损伤能力随着Mg、In和Hf掺杂浓度的提高而提高,并且掺杂浓度掺达到或高于各自的阈值浓度时,抗光损伤能力提高至少两个数量级,而Mg和Hf离子在超过掺杂离子的阈值浓度达到10mol%和8mol%时抗光损伤能力有所减弱。
孟凡伟[9]（2010）在《基于近化学计量比Mg：Fe：LiNbO3晶体的体全息相关识别技术研究》文中指出体全息存储技术以其存储密度高、存储容量大、数据传输速率高、数据搜索时间短等优势成为一种颇具潜力的海量信息存储技术。而基于体全息存储的相关识别技术是一种新兴的光学模式识别技术。具有并行性和快速性的特点,在军事制导及目标识别等方面具有重要的研究价值及应用前景。本论文以近化学计量比Mg:Fe:LiNbO3晶体为存储介质,在已有的理论和研究基础上,提出了若干适用于体全息相关识别的算法,推进体全息识别系统的实用化进程。目前制约体全息存储及相关识别技术的关键仍然在于获取高性能、高质量的光折变材料。同成分LiNbO3晶体难以满足体全息存储对其光折变性能的要求,而且在强光照射下容易发生光致散射。为此本文利用顶部籽晶法,通过优化晶体生长的工艺参数（原料配比、温场等）,研制出大尺寸、组分均匀、抗光损伤能力强的近化学计量比Mg:Fe:LiNbO3晶体。测试结果显示:晶体中的[Li]/[Nb]比在49.749.8%之间,确定了Mg在晶体中的阈值浓度为23mol%之间,提出了掺杂离子的占位模型,晶体的头尾居里温度差在2℃以内,晶体的抗光损伤能力达到104W·cm-2,衍射效率超过60%,响应时间达到亚秒级。表明近化学计量比Mg:Fe:LiNbO3晶体具有更好的光学均匀性和体全息存储特性,较同成分LiNbO3晶体有显着提高,为提高体全息相关识别系统的读出图像质量打下坚实的基础。为了进一步降低体全息相关识别系统对全息图衍射效率均匀性的要求并提高识别率,采用基于特征识别向量的方法进行识别判断,该方法需要对相关峰光斑进行自动定位。为此,以邻域熵目标检测为基础,提出了一种基于邻域方差增长的相关峰光斑定位算法。首先选择大小合适的两邻域,通过计算两个邻域的方差增长数值来而不是熵增长值来进行目标检测和定位,同时解决了邻域熵进行目标检测受背景亮度影响的问题。针对1024×768像素大小的相关读出图像,算法定位比较准确,且平均耗时<4s。针对大样本问题,提出了基于自适应多尺度边缘的体全息相关识别算法,使原始图像之间的直接相关转化为特征边缘之间的相关,提高了相关峰的锐度。首先依据噪声和边缘在小波变换域的Lipschitz指数的差异性,定义多尺度边缘相关函数,对模极大值点进行检测;然后依据类内方差最小化这一准则自适应的确定二值化的双阈值,避免人为因素的干扰。以AR人脸库中图像作为原始图像,实现了1000幅全息图的存储与相关识别,对于库内图像识别准确率达到了99.50%,对于500幅库外图像都能够准确的判断为非库内图像。提出了一种加权二维Fisherface方法对训练样本进行特征提取和重构,来解决体全息相关识别所面临的小样本问题。算法首先使用二维主成分分析方法对原始数据进行压缩降维,使得压缩后的信息能够最大限度的表达原始输入信息;然后根据Fisher准则在降维后的空间进行特征提取,使投影后的模式样本在新的子空间中类间离散度和类内离散度的比值最大,即模式在该空间具有最佳的分离性,从而达到提取分类信息的效果。最后根据这些最具分离性的特征和最具表达性的特征对原始图像进行重构,将原始图像之间的直接相关转化为重构图像之间的相关。同时算法对那些偏离聚类中心的野值点在计算类均值时赋予较轻的权重,也在一定程度上提高了所提取的特征的准确性。在ORL和Yale人脸库上的相关识别实验取得的识别率较传统相关提高了约10%,进一步说明了算法的有效性。
华平壤[10]（2010）在《抗光折变局域掺杂Ti：Mg：Er：LiNbO3波导放大器的理论和实验研究》文中指出本论文在国内外率先进行了下述工作:1)缺锂MgO: LiNbO3晶片的制备及其表征, 2)具有抗光折变特性的Er/Mg局域掺杂近化学计量比（NS） Ti:Mg:Er:LiNbO3波导放大器的制备,对其抗光折变特性和放大特性的实验研究, 3)另外还对放大器的放大性能进行了动态模拟研究。本研究工作促进了以LiNbO3晶体为基底材料的有源器件向实用化阶段的迈进,开启了Ti:Mg:Er:LiNbO3有源波导器件新的应用,如980 nm光泵浦的绿色上转换或中红外（2.7μm）波导激光器,各种频率变换器件。本研究工作具体内容包括:1.采用z切同成分MgO（5 mol%）:LiNbO3晶片（厚度0.47 mm）作为初始材料。利用缺锂气相输运平衡（VTE）制备出不同组分的缺锂MgO:LiNbO3晶片。通过称重法确定了Li2O浓度与VTE处理时间的关系,结果表明Li2O浓度随VTE时间增加而下降,并且在VTE时间>300h后饱和,此时Li2O浓度下降～3 mol%。测量了所制备样品的光学吸收边和OH-振动谱,总结出它们与Li2O浓度之间的关系。X射线粉末衍射结果表明热处理过程并未导致其它晶相的形成,通过缺锂VTE方法制备的晶体能够应用于集成光学。2.使用z切同成分LiNbO3晶片（厚度0.5 mm）作为初始材料。利用磁控溅射、光刻-剥离以及热扩散技术在样品表面进行:○1局域Er掺杂○2 Ti/Mg预扩散○3富锂VTE后处理,最终制备出初始Ti条宽度分别为4,5,6,7μm,长度1 cm的NS Ti:Mg:Er:LiNbO3条型波导。对所制备波导进行了全面的表征:1)观察波导模式和测量波导传输损耗,结果表明1.3和1.5μm光都能实现单模传输,但仅能观察到TM模式。1.3μm光在7μm波导中的传输损耗为1.4 dB/cm;2)采用吸收光谱学和折射率测量对样品的Li组分进行了表征。结果表明VTE导致吸收边蓝移,吸收边从319.1±0.3 nm （吸收系数为20 cm-1）减小到318.2±0.3 nm,定性地说明晶体组分趋向化学计量比。通过分析测量折射率的结果可以粗略的计算出晶体的波导层的Li2O浓度为49.8±0.1 mol%;3)通过记录和分析波导在1.5μm处（980nm光泵浦）放大自发辐射谱来表征样品波导区域的晶相。在记录的波导放大自发辐射谱中没有发现ErNbO4特征峰出现,说明VTE后处理没有导致波导区域出现ErNbO4沉淀物。并且,该放大自发辐射谱与普通的Er掺杂LN晶体的典型π-偏振谱一致,进一步说明Er离子是以LiNbO3相形式出现在波导层中;4)通过检验高强度980光泵浦下波导中1531nm小信号光的稳定性来表征抗光折变特性。实验结果表明,与同成分光波导相比,NS Ti:Mg:Er:LiNbO3条型光波导中信号光能够随着耦合泵浦功率的增加而稳定地增强,从而表明该波导具有很好的抗光折变特性;5)放大特性实验结果表明当耦合泵浦功率为216 mW时,信号增强最高达到2.8±0.1 dB/cm,且能保持长时间稳定;6)利用SIMS分析,对波导区域Ti,Er和Mg离子浓度分布进行了表征,获得了详细的Ti,Er和Mg特征扩散参数。3.最后我们又分别对1480nm和980nm泵浦下的NS Ti:Mg:Er:LiNbO3波导放大器中1531nm小信号光放大特性进行了详细的数值分析。通过数值分析获得了泵浦功率及信号功率的演化。数值分析结果表明,当980nm泵浦光耦合功率达到216 mW时,经过波导后的信号光功率可以获得1.2±0.1 dB/cm增益。如果加上1.4 dB/cm的波导传输损耗,相当于获得信号增强2.6±0.1 dB/cm,与放大特性实验结果接近。本论文的创新点包括: 1)率先开展用于集成光学缺锂MgO: LiNbO3晶片的制备及其性能表征工作。解决了在高掺Mg晶体表明进行局域Er掺杂时掺杂浓度低,扩散系数小的问题。2)首次采用局域Er掺杂,Ti/Mg预扩散,富锂VTE后处理相结合的技术方法成功制备出NS Ti:Mg:Er:LiNbO3光波导。3)所制备的波导具有良好的抗光折变特性,为发展有源光波导器件开拓了新的途径。
二、重掺镁LiNbO_3∶Fe晶体的光谱与光折变特性研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、重掺镁LiNbO_3∶Fe晶体的光谱与光折变特性研究（论文提纲范文）
（1）铌酸锂的耄耋之路：历史与若干进展（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 历 史 |
| 1.1 电光特性 |
| 1.2 倍频特性 |
| 1.3 压电特性 |
| 1.4 光折变特性 |
| 2 现 状 |
| 2.1 波导电光调制器 |
| 2.2 光学微腔 |
| 2.3 超构表面 |
| 3 结语与展望 |
（2）三掺铌酸锂晶体的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及意义 |
| 1.2 光体全息存储技术 |
| 1.2.1 光体全息存储技术的研究现状 |
| 1.2.2 光体全息存储技术的优点 |
| 1.2.3 非易失性全息存储技术 |
| 1.3 铌酸锂晶体 |
| 1.3.1 纯LiNbO_3晶体 |
| 1.3.2 掺杂LiNbO_3晶体 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 计算理论和CASTEP简介 |
| 2.1 第一性原理 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Thomas-Fermi模型 |
| 2.2.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.3 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.4 交换-关联泛函 |
| 2.3 CASTEP简介 |
| 第3章 铜铁镁三掺LiNbO_3晶体的电子结构和光学性质 |
| 3.1 模型建立和计算方法 |
| 3.1.1 模型建立 |
| 3.1.2 计算方法 |
| 3.2 结果分析 |
| 3.2.1 几何结构优化结果 |
| 3.2.2 各样品的电子结构 |
| 3.2.3 各样品的光学性质 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 铜锰镁三掺LiNbO_3晶体的电子结构和光学性质 |
| 4.1 模型建立及计算方法 |
| 4.2 结果分析 |
| 4.2.1 各晶体的电子结构 |
| 4.2.2 各晶体的吸收光谱 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 本文结论 |
| 5.2 本文存在的不足 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间发表的学术论文 |
（3）铌酸锂晶体极化工艺及坩埚下降法生长研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铌酸锂晶体的简介 |
| 1.2.1 铌酸锂晶体的结构 |
| 1.2.2 铌酸锂晶体的本征缺陷模型 |
| 1.2.3 铌酸锂晶体的非本征缺陷 |
| 1.3 铌酸锂晶体研究进展 |
| 1.4 铌酸晶体主要生长方法 |
| 1.4.1 提拉法 |
| 1.4.2 坩埚下降法 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 晶体的生长 |
| 2.2.1 提拉法生长CLN晶体 |
| 2.2.2 坩埚下降法生长LN:Mg晶体 |
| 2.3 晶体极化与退火 |
| 2.3.1 晶体的极化 |
| 2.3.2 晶体的退火 |
| 2.4 晶体的加工 |
| 2.5 晶体的测试方法 |
| 2.5.1 XRD测试和双摇摆曲线 |
| 2.5.2 紫外-可见透过和吸收光谱 |
| 2.5.3 OH~-吸收光谱 |
| 2.5.4 全息实验法 |
| 2.5.5 双折射梯度法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 铌酸锂晶体极化工艺研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CLN晶体质量分析 |
| 3.3 CLN晶体光折变性能 |
| 3.4 CLN晶体的光折变机理 |
| 3.4.1 CLN晶体的光折变中心 |
| 3.4.2 CLN晶体的光折变机制 |
| 3.5 CLN晶体的光谱分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 高均匀性掺镁铌酸锂晶体坩埚下降法生长 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 LN:Mg晶体质量分析 |
| 4.3 LN:Mg晶体光谱分析 |
| 4.3.1 LN:Mg晶体的透过光谱 |
| 4.3.2 LN:Mg晶体紫外-可见吸收光谱 |
| 4.3.3 LN:Mg晶体的OH~-吸收谱 |
| 4.4 LN:Mg晶体光学均匀性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 铟钼双掺铌酸锂晶体坩埚下降法生长 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 LN:Mo,In晶体原料合成 |
| 5.3 晶体生长过程 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间所展开的发表的论文 |
（4）镁/铟与稀土掺杂铌酸锂晶体缺陷结构与上转换发光性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 稀土离子的发光性能和上转换发光机制 |
| 1.2.1 稀土离子的光谱特性 |
| 1.2.2 稀土离子的上转换发光机制 |
| 1.3 铌酸锂晶体的研究现状 |
| 1.3.1 铌酸锂晶体的基本性质与结构 |
| 1.3.2 铌酸锂晶体的本征缺陷模型 |
| 1.3.3 铌酸锂晶体的非本征缺陷 |
| 1.3.4 铌酸锂晶体抗光损伤性能的研究 |
| 1.3.5 稀土离子掺杂铌酸锂晶体上转换发光研究现状 |
| 1.4 本课题研究目的、意义和主要内容 |
| 1.4.1 研究目的和意义 |
| 1.4.2 课题主要研究内容 |
| 第2章 实验材料与方法 |
| 2.1 晶体生长 |
| 2.1.1 晶体生长工艺 |
| 2.1.2 晶体生长中掺杂剂的选择 |
| 2.1.3 晶体生长过程 |
| 2.1.4 晶体后期加工 |
| 2.1.5 晶体原料配比及工艺参数 |
| 2.2 晶体微观结构的测试 |
| 2.2.1 X射线衍射光谱分析 |
| 2.2.2 红外吸收光谱测试分析 |
| 2.2.3 紫外-可见-近红外吸收光谱测试 |
| 2.2.4 分凝系数测试 |
| 2.3 晶体光学性能测试与分析 |
| 2.3.1 上转换光谱的测试与分析 |
| 2.3.2 抗光损伤能力测试 |
| 2.3.3 Judd-Ofelt理论计算分析 |
| 第3章 Ho单掺和Mg/Ho双掺铌酸锂晶体结构与光学性能研究 |
| 3.1 Ho:LiNbO_3晶体缺陷结构分析 |
| 3.1.1 Ho:LiNbO_3晶体的红外吸收光谱分析 |
| 3.1.2 Ho:LiNbO_3晶体的紫外吸收边分析 |
| 3.2 Ho:LiNbO_3晶体发光性能研究 |
| 3.2.1 Ho:LiNbO_3晶体的上转换发射光谱与发射机制分析 |
| 3.2.2 Ho:LiNbO_3晶体的J-O理论分析 |
| 3.3 Mg:Ho:LiNbO_3晶体缺陷结构分析 |
| 3.3.1 Mg:Ho:LiNbO_3晶体的X射线衍射分析 |
| 3.3.2 Mg:Ho:LiNbO_3晶体的红外吸收光谱分析 |
| 3.3.3 Mg:Ho:LiNbO_3晶体的紫外光谱分析 |
| 3.3.4 Mg:Ho:LiNbO_3晶体的分凝系数分析 |
| 3.4 Mg :Ho: LiNbO_3晶体发光性能研究 |
| 3.4.1 Mg:Ho:LiNbO_3晶体的抗光损伤能力测试 |
| 3.4.2 Mg:Ho:LiNbO_3晶体的上转换发射光谱与发射机制分析 |
| 3.4.3 Mg~(2+)掺杂对Ho:LiNbO_3晶体上转换发光的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Yb/Ho双掺与In/Yb/Ho三掺铌酸锂晶体结构与光学性能研究 |
| 4.1 Yb:Ho:LiNbO_3晶体缺陷结构分析 |
| 4.1.1 Yb:Ho:LiNbO_3晶体的红外吸收光谱分析 |
| 4.1.2 Yb:Ho:LiNbO_3晶体的紫外吸收边分析 |
| 4.2 Yb:Ho:LiNbO_3晶体上转换发光研究 |
| 4.2.1 Yb:Ho:LiNbO_3晶体的上转换发射光谱 |
| 4.2.2 Yb:Ho:LiNbO_3晶体的上转换发射机制分析 |
| 4.2.3 Yb~(3+)掺杂对Ho: LiNbO_3晶体上转换发光的影响 |
| 4.3 In:Yb:Ho:LiNbO_3晶体缺陷结构分析 |
| 4.3.1 In:Yb:Ho:LiNbO_3晶体的X射线衍射分析 |
| 4.3.2 In:Yb:Ho:LiNbO_3晶体的红外吸收光谱分析 |
| 4.3.3 In:Yb:Ho:LiNbO_3晶体的紫外吸收边分析 |
| 4.4 In:Yb:Ho:LiNbO_3晶体上转换发光研究 |
| 4.4.1 In:Yb:Ho:LiNbO_3晶体的上转换发射光谱 |
| 4.4.2 In:Yb:Ho:LiNbO_3晶体的上转换发射机制分析 |
| 4.4.3 In~(3+)掺杂对Yb:Ho:LiNbO_3晶体上转换发光的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 Nd单掺与Mg/Nd双掺铌酸锂晶体结构与光学性能研究 |
| 5.1 Nd:LiNbO_3晶体缺陷结构分析 |
| 5.1.1 Nd:LiNbO_3晶体的红外吸收光谱分析 |
| 5.1.2 Nd:LiNbO_3晶体的紫外吸收边分析 |
| 5.2 Nd:LiNbO_3晶体上转换发射性能测试 |
| 5.2.1 Nd:LiNbO_3晶体上转换发光光谱 |
| 5.2.2 Nd:LiNbO_3晶体J-O理论分析 |
| 5.3 Mg:Nd:LiNbO_3晶体缺陷结构分析 |
| 5.3.1 Mg:Nd:LiNbO_3晶体X射线衍射分析 |
| 5.3.3 Mg:Nd:LiNbO_3晶体红外吸收光谱 |
| 5.3.4 Mg:Nd:LiNbO_3晶体紫外吸收边分析 |
| 5.4 Mg:Nd: LiNbO_3晶体发光性能研究 |
| 5.4.1 光散射阈值能量流法测试Mg:Nd:LiNbO_3晶体抗光损伤能力 |
| 5.4.2 透射光斑畸变法测试Mg:Nd:LiNbO_3晶体抗光损伤能力 |
| 5.4.3 Mg:Nd:LiNbO_3晶体上转换发射光谱 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 Yb/Nd双掺与In/Yb/Nd/三掺铌酸锂晶体结构与光学性能研究 |
| 6.1 Yb:Nd:LiNbO_3晶体缺陷结构分析 |
| 6.1.1 Yb:Nd:LiNbO_3晶体红外吸收光谱 |
| 6.1.2 Yb:Nd:LiNbO_3晶体的紫外吸收边分析 |
| 6.2 Yb:Nd:LiNbO_3晶体上转换发光研究 |
| 6.2.1 Yb:Nd:LiNbO_3晶体上转换发射光谱 |
| 6.2.2 Yb:Nd:LiNbO_3晶体上转换发光机制 |
| 6.3 In:Yb:Nd:LiNbO_3晶体缺陷结构分析 |
| 6.3.1 In:Yb:Nd:LiNbO_3晶体的X射线衍射分析 |
| 6.3.2 In:Yb:Nd:LiNbO_3晶体红外吸收光谱分析 |
| 6.3.3 In:Yb:Nd:LiNbO_3晶体的紫外吸收边分析 |
| 6.4 In:Yb:Nd:LiNbO_3晶体上转换发光研究 |
| 6.4.1 In:Yb:Nd:LiNbO_3晶体上转换发射光谱 |
| 6.4.2 In:Yb:Nd:LiNbO_3晶体上转换发光机制 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）锆铈铁三掺铌酸锂晶体生长及光全息存储性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光学体全息存储技术 |
| 1.2.1 光学体全息存储器的特点 |
| 1.2.2 光学体全息存储的研究进展 |
| 1.2.3 体全息存储的记录材料 |
| 1.3 铌酸锂晶体材料 |
| 1.3.1 铌酸锂晶体结构 |
| 1.3.2 铌酸锂晶体的本征缺陷 |
| 1.3.3 铌酸锂晶体的非本征缺陷 |
| 1.4 课题的来源与意义 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第2章 锆铈铁铌酸锂晶体生长及器件制备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 锆铈铁铌酸锂晶体生长 |
| 2.2.1 原料配比 |
| 2.2.2 晶体生长流程 |
| 2.2.3 晶体生长设备装置 |
| 2.2.4 晶体生长工艺参数的选择 |
| 2.3 全息存储器件制备 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 锆铈铁铌酸锂晶体光谱及缺陷分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 X-射线衍射 |
| 3.2.1 X-射线粉末衍射技术的基本原理 |
| 3.2.2 X-射线粉末衍射测试结果与分析 |
| 3.3 红外 OH-光谱 |
| 3.3.1 红外光谱测试结果 |
| 3.3.2 OH-吸收峰移动机理及缺陷分析 |
| 3.4 紫外-可见光吸收光谱 |
| 3.4.1 紫外-可见吸收光谱测试结果 |
| 3.4.2 基础吸收边移动机理及缺陷分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 锆铈铁铌酸锂晶体的光折变性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光折变效应的物理机制 |
| 4.3 光折变材料主要性能参数 |
| 4.3.1 衍射效率 |
| 4.3.2 饱和折射率调制度的幅值 |
| 4.3.3 写入时间和擦除时间 |
| 4.3.4 光折变灵敏度 |
| 4.3.5 动态范围 |
| 4.4 锆铈铁铌酸锂晶体的全息存储性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 锆铈铁铌酸锂晶体的抗光损伤性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 抗光损伤能力的测试方法 |
| 5.3 锆铈铁铌酸锂晶体的抗光损伤能力 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）掺杂LiNbO3晶体光折变存储性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 掺杂铌酸锂晶体的光折变体全息存储 |
| 1.1 铌酸锂晶体的光折变效应,物理机制和特点 |
| 1.2 光折变体全息存储简介 |
| 1.3 LiNbO_3晶体的结构 |
| 1.4 铌酸锂晶体中的本征缺陷和应用 |
| 1.5 铌酸锂晶体掺杂改性 |
| 1.5.1 提高LiNbO_3晶体的光折变性能 |
| 1.5.2 提高LiNbO_3晶体的抗光损伤能力(抗光折变能力、抗光致散射能力) |
| 1.5.3 以LiNbO_3晶体作为固体激光基质材料,通过掺入激活剂,获得激光晶体 |
| 1.6 本课题的研究内容 |
| 2 掺杂LiNbO_3晶体的生长 |
| 2.1 晶体生长 |
| 2.2 原料配比 |
| 2.3 LiNbO_3籽晶的制备 |
| 2.4 工艺参数 |
| 2.5 退火和极化处锂 |
| 2.6 氧化和还原处理 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 掺杂铌酸锂的结构和抗光损伤性能 |
| 3.1 晶体的X射线粉末衍射结果及其分析 |
| 3.2 晶体的晶格结构与晶格常数 |
| 3.2.1 晶体样品的衍射图谱和晶格常数 |
| 3.2.2 样品X射线衍射图及晶格常数变化的机理研究 |
| 3.2.3 X射线粉末衍射结果的模拟与分析 |
| 3.3 Sc:Mn:Fe:LiNbO_3晶体的光谱分析和光折变性能 |
| 3.3.1 Sc:Mn:Fe:LiNbO_3晶体的吸收光谱 |
| 3.4 Sc:Mn:Fe:LiNbO_3晶体的抗光损伤能力 |
| 3.4.1 Sc:Mn:Fe:LiNbO_3晶体抗光损伤能力增强机理 |
| 3.5 Sc:Mn:Fe:LiNbO_3晶体的光折变性能 |
| 3.5.1 光折变性能测试 |
| 3.5.2 光折变性能测试结果分析 |
| 3.6 Mg:Mn:Fe:LiNbO_3晶体光谱性能和光折变性能 |
| 3.6.1 晶体成分与分凝 |
| 3.6.2 紫外可见吸收光谱测试结果 |
| 3.6.3 Mg:Mn:Fe:LiNbO_3晶体OH~-透射光谱 |
| 3.6.4 LiNbO_3晶体OH~-吸收峰移动机理 |
| 3.7 Mg:Mn:Fe:LiNbO_3晶体抗光损伤性能测试 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 Hf系列LiNbO_3晶体光折变性能研究 |
| 4.1 弱光非线性光学及光折变效应 |
| 4.1.1 光折变材料主要性能参数 |
| 4.2 Hf:LiNbO_3晶体的缺陷结构和抗光损伤 |
| 4.2.1 晶体光学均匀性用双折射梯度检测 |
| 4.2.2 Hf:LiNbO_3晶体红外透射光谱 |
| 4.2.3 全息法测试原理 |
| 4.2.4 全息法测试结果 |
| 4.3 Hf:Fe:LiNbO_3晶体光折变性能 |
| 4.4 Hf:Fe:LiNbO_3晶体图像热固定及存储寿命的研究 |
| 4.4.1 热固定原理和理论 |
| 4.4.2 Hf:Fe:LiNbO_3晶体图像热固定实验 |
| 4.4.3 Hf:Fe:LiNbO_3晶体热固定衰减时间(存储寿命)的测试 |
| 4.5 共掺不同[Li]/[Nb]比Hf:Fe:LiNbO_3晶体光折变指数增益的研究 |
| 4.5.1 O-H振动吸收光谱(红外光谱) |
| 4.5.2 Hf:Fe:LiNbO_3晶体抗光折变能力测试 |
| 4.5.3 Hf:Fe: LiNbO_3晶体指数增益系数的测试 |
| 4.5.4 Hf:Fe:LiNbO_3晶体光折变指数增益系数,温度异常特性 |
| 4.6 Hf:Fe:Cu:LiNbO_3晶体的光折变性能 |
| 4.6.1 Hf:Fe:Cu:LiNbO_3晶体红外透射光谱 |
| 4.6.2 透射光斑畸变法测试Hf:Fe:Cu:LiNbO_3晶体的抗光损伤能力 |
| 4.6.3 Hf:Cu:Fe:LiNbO_3晶体红光光折变性能 |
| 4.6.4 Hf:Fe:Cu:LiNbO_3晶体蓝光光折变性能 |
| 4.6.5 蓝光光折变增强机理 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 Zr系列LiNbO_3晶体的结构和光折变性能 |
| 5.1 Zr:Fe:LiNbO_3晶体四波混频位相共轭镜的关联存储性能 |
| 5.1.1 m线法研究波导基片光损伤 |
| 5.1.2 位相共轭性能测试 |
| 5.1.3 Zr:Fe:LiNbO_3晶体全息关联存储 |
| 5.2 不同[Li]/[Nb]比Zr:Fe:LiNbO_3的原料配比和光折变性能 |
| 5.2.1 光学测试 |
| 5.2.2 紫外-可见吸收光谱 |
| 5.2.3 红外透射光谱 |
| 5.3 Zr:Mg:Fe:LiNbO_3晶体的光折变性能的研究 |
| 5.3.1 光折变效应的动力学过程和物理机制 |
| 5.3.2 二波耦合机理 |
| 5.3.3 衍射效率的测量和随角度的变化关系 |
| 5.3.4 锂铌比变化对光折变性能的影响 |
| 5.4 不同[Li]/[Nb]比Zr:Mn:Fe:LiNbO_3晶体光折变存储性能 |
| 5.4.1 Zr离子的分凝系数 |
| 5.4.2 Zr:Mn:Fe:LiNbO_3晶体的UV-Vis吸收光谱 |
| 5.4.3 吸收边移动机理 |
| 5.4.4 Zr:Mn:Fe:LiNbO_3晶体红外透射光谱 |
| 5.4.5 OH~-吸收峰移动机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 双光子技术和双波长技术非挥发全息存储 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 双色全息存储的基本原理 |
| 6.3 双色全息存储性能研究 |
| 6.4 Hf(1mol.%):Fe:Cu:LiNbO_3晶体的双色全息存储 |
| 6.4.1 Hf~(4+)离子对双色全息存储的影响 |
| 6.4.2 氧化还原处理对双色全息存储的影响 |
| 6.5 双光子全息存储的非挥发性 |
| 6.6 锰铁掺量对固定衍射效率的影响 |
| 6.7 Hf:Fe:Cu:LiNbO_3晶体双波长非挥发存储 |
| 6.8 蓝光光折变非挥发全息存储性能增强机理 |
| 6.9 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）掺杂铌酸锂晶体紫外带边光折变性质与缺陷结构的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 铌酸锂晶体及其缺陷结构 |
| 1.1.1 铌酸锂的晶格结构 |
| 1.1.2 铌酸锂的本征缺陷结构 |
| 1.1.3 铌酸锂的非本征缺陷结构 |
| 1.1.4 近化学计量比铌酸锂晶体 |
| 第二节 铌酸锂晶体光学非线性效应及其应用 |
| 第三节 本论文的主要研究内容及意义 |
| 第二章 光折变非线性基本理论与表征方法 |
| 第一节 光折变效应的基本理论 |
| 第二节 紫外光折变效应及光谱研究方法 |
| 第三章 二价三价掺杂铌酸锂晶体的紫外带边光折变效应 |
| 第一节 掺镁、掺锌铌酸锂晶体 |
| 第二节 镁铁双掺铌酸锂晶体 |
| 第三节 掺铟铌酸锂晶体 |
| 第四节 二价三价掺杂铌酸锂晶体紫外光折变效应讨论 |
| 本章总结 |
| 第四章 四价掺杂铌酸锂晶体的紫外带边光折变效应 |
| 第一节 掺铪铌酸锂晶体 |
| 第二节 掺锡铌酸锂晶体 |
| 第三节 四价掺杂铌酸锂晶体紫外光折变效应讨论 |
| 本章总结 |
| 第五章 掺杂铌酸锂晶体紫外吸收边的温度效应 |
| 第一节 Urbach 定则与 Bose—Einstein 声子理论 |
| 第二节 掺镁铌酸锂晶体紫外吸收边的温度效应 |
| 第三节 四价掺杂铌酸锂晶体紫外吸收边的温度效应 |
| 第四节 近化学剂量比铌酸锂晶体紫外吸收边的温度效应 |
| 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 第一节 本论文工作总结 |
| 第二节 未来研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）镁/铟/铪与钬双掺铌酸锂晶体微观结构和光学特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 Ho离子的发光特性和上转换发光机制 |
| 1.2.1 Ho离子的光谱特性 |
| 1.2.2 上转换发光机制 |
| 1.3 Ho离子掺杂晶体的研究进展 |
| 1.4 铌酸锂晶体的研究进展 |
| 1.4.1 LiNbO_3 晶体的性质 |
| 1.4.2 LiNbO_3 晶体的结构 |
| 1.4.3 LiNbO_3 晶体中的本征缺陷 |
| 1.4.4 LiNbO_3 晶体中的非本征缺陷 |
| 1.4.5 LiNbO_3 晶体抗光损伤性能的研究进展 |
| 1.5 本论文研究的目的及意义 |
| 1.6 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 实验材料与实验方法 |
| 2.1 材料选择与掺杂离子的性质 |
| 2.1.1 材料选择 |
| 2.1.2 掺杂离子极化能力的分析 |
| 2.1.3 掺杂离子的阈值浓度 |
| 2.2 晶体的生长 |
| 2.2.1 原料的配比 |
| 2.2.2 晶体的生长设备 |
| 2.2.3 晶体的生长过程 |
| 2.2.4 晶体生长的工艺参数 |
| 2.2.5 晶体的极化及加工 |
| 2.3 晶体组分测试 |
| 2.4 晶体性能测试 |
| 2.4.1 红外吸收光谱测试 |
| 2.4.2 紫外吸收光谱测试 |
| 2.4.3 X射线衍射光谱测试 |
| 2.4.4 差热分析测试 |
| 2.4.5 上转换光谱测试 |
| 2.4.6 抗光损伤能力测试 |
| 第3章 镁(铟铪)与钬双掺铌酸锂晶体的离子分凝系数和微观结构特征 |
| 3.1 晶体掺杂离子的分凝系数 |
| 3.2 晶体的红外吸收光谱分析 |
| 3.3 晶体的紫外吸收边分析 |
| 3.4 晶体的X射线粉末衍射分析 |
| 3.5 晶体的居里温度确定 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 镁(铟铪)与钬双掺铌酸锂晶体的上转换发光性能 |
| 4.1 双掺Mg:Ho:LiNbO_3 晶体的上转换发光性能 |
| 4.1.1 Mg:Ho:LiNbO_3 的上转换发光谱 |
| 4.1.2 Mg:Ho:LiNbO_3 的上转换发光机制 |
| 4.1.3 MgO的掺量对Ho:LiNbO_3 上转换发光的影响 |
| 4.2 双掺In:Ho:LiNbO_3 晶体的上转换发光性能 |
| 4.2.1 In:Ho:LiNbO_3 的上转换发光谱 |
| 4.2.2 In: Ho: LiNbO_3 上转换发光机制 |
| 4.2.3 111203 的掺量对Ho:LiNbO_3 上转换发光的影响 |
| 4.3 双掺Hf:Ho:LiNbO_3 晶体的上转换发光性能 |
| 4.3.1 Hf:Ho:LiNbO_3 的上转换发光谱 |
| 4.3.2 Hf:Ho:LiNbO_3 的上转换发光机制 |
| 4.3.3 Hf02 的掺量对Ho:LiNbO_3 上转换发光的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 镁(铟铪)与钬双掺铌酸锂晶体的吸收特性及 J-O理论分析 |
| 5.1 镁(铟铪)与钬双掺铌酸锂晶体的吸收特性 |
| 5.1.1 Mg: Ho: LiNbO_3 晶体的吸收特性 |
| 5.1.2 In: Ho: LiNbO_3 晶体的吸收特性 |
| 5.1.3 Hf: Ho: LiNbO_3 晶体的吸收特性 |
| 5.2 镁(铟铪)与钬双掺铌酸锂晶体的J-O理论分析 |
| 5.2.1 Judd-Ofelt理论 |
| 5.2.2 Mg: Ho: LiNbO_3 晶体的J-O理论分析 |
| 5.2.3 In: Ho: LiNbO_3 晶体的J-O理论分析 |
| 5.2.4 Hf: Ho: LiNbO_3 晶体的J-O理论分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 镁(铟铪)与钬双掺铌酸锂晶体的抗光损伤性能 |
| 6.1 光斑畸变法测试晶体的抗光损伤能力 |
| 6.2 光散射阈值能量流法测试晶体的抗光损伤能力 |
| 6.3 抗光损伤能力增强机理 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）基于近化学计量比Mg：Fe：LiNbO3晶体的体全息相关识别技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的来源、背景及意义 |
| 1.2 光学体全息存储及识别的发展现状 |
| 1.3 体全息存储及相关识别材料及其发展现状 |
| 1.4 本课题的主要研究内容 |
| 第2章 近化学计量比 Mg:Fe:LiNbO_3 晶体生长及体全息存储与相关识别性能 |
| 2.1 助熔剂的选择 |
| 2.2 原料组成成分的确定 |
| 2.3 晶体生长温场的建立以及生长工艺的研究 |
| 2.4 晶体后处理工艺的研究 |
| 2.5 测试方法和结果分析 |
| 2.5.1 晶体中助熔剂含量分析 |
| 2.5.2 晶体成分测试及缺陷结构分析 |
| 2.5.3 晶体畴结构分析 |
| 2.5.4 晶体的抗光损伤性能测试 |
| 2.5.5 晶体的光折变性能测试 |
| 2.5.6 体全息存储及识别的比较实验 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 相关峰光斑定位识别算法研究 |
| 3.1 光学体全息相关识别的原理及影响因素 |
| 3.1.1 光学体全息相关识别的原理 |
| 3.1.2 旁瓣噪声的抑制 |
| 3.1.3 图像强度对相关峰的影响 |
| 3.1.4 其它因素对体全息相关识别的影响 |
| 3.2 基于邻域方差增长的相关峰光斑定位算法 |
| 3.2.1 图像的邻域熵 |
| 3.2.2 基于邻域方差增长的相关峰光斑定位 |
| 3.3 基于特征识别向量的相关峰识别 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于自适应多尺度边缘的体全息相关识别 |
| 4.1 基于多尺度边缘相关函数的边缘检测算法 |
| 4.1.1 小波变换多尺度边缘检测 |
| 4.1.2 小波变换的多尺度相关性 |
| 4.1.3 多尺度边缘相关函数 |
| 4.2 自适应双阈值法边缘提取 |
| 4.2.1 算法描述 |
| 4.2.2 仿真实验 |
| 4.3 体全息相关识别实验和结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于加权二维Fisherface 的体全息相关识别 |
| 5.1 基于互相关峰的体全息相关识别 |
| 5.2 二维Fisherface 方法 |
| 5.2.1 二维主成分分析 |
| 5.2.2 二维Fisherface 方法 |
| 5.3 加权二维Fisherface 方法 |
| 5.3.1 特征提取 |
| 5.3.2 图像重构 |
| 5.3.3 仿真实验 |
| 5.4 实验及结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）抗光折变局域掺杂Ti：Mg：Er：LiNbO3波导放大器的理论和实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 导波光学的研究新进展 |
| 1.1.1 光波导在集成光学中的应用 |
| 1.1.2 光波导的分类 |
| 1.2 光波导放大器的发展与分类 |
| 1.2.1 光波导放大器的发展 |
| 1.2.2 光波导放大器的分类 |
| 1.2.3 铌酸锂波导放大器 |
| 1.3 本论文的主要工作与意义 |
| 第二章 光波导理论 |
| 2.1 光波基本方程 |
| 2.1.1 麦克斯韦方程 |
| 2.1.2 物质方程 |
| 2.1.3 波动方程 |
| 2.1.4 电磁场边界条件 |
| 2.1.5 坡印亭矢量 |
| 2.2 平板波导的电磁理论 |
| 2.2.1 平板波导的波动方程 |
| 2.2.2 TE 导模 |
| 2.2.3 TM 导模 |
| 2.2.4 波导的归一化参数 |
| 2.3 矩形介质波导 |
| 2.3.1 马卡提里近似解析法[38] |
| 2.3.2 有效折射率法[39] |
| 2.4 本章总结 |
| 第三章 Ti:Mg:Er:LiN603光波导 |
| 3.1 金属在铌酸锂晶体上扩散理论 |
| 3.1.1 菲克第一定律 |
| 3.1.2 菲克第二定律 |
| 3.1.3 固体扩散机制 |
| 3.1.4 Mg 在铌酸锂晶体中的扩散 |
| 3.1.5 Er 在铌酸锂晶体中的扩散 |
| 3.2 钛扩散光波导 |
| 3.2.1 金属热扩散铌酸锂波导简介 |
| 3.2.2 平面式波导扩散理论 |
| 3.2.3 条型波导扩散理论 |
| 3.3 钛扩散波导折射率模型 |
| 3.4 折射率的测量 |
| 3.5 单模波导模拟及设计 |
| 3.6 本章总结 |
| 第四章 VTE方法制备不同组分MgO:LiN603晶体 |
| 4.1 VTE 理论模型 |
| 4.1.1 富锂VTE |
| 4.1.2 富锂VTE 技术实施方法 |
| 4.1.3 缺锂VTE |
| 4.2 铌酸锂晶体组分的表征方法 |
| 4.2.1 测量UV 吸收边 |
| 4.2.2 测量双折射[88][89] |
| 4.3 VTE 制备不同组分MgO:LiNb0_3晶片 |
| 4.3.1 缺锂Mg:LiNb0_3晶片的制备及组分的表征 |
| 4.3.2 晶体组分与吸收边(OAE)的定量关系 |
| 4.3.3 晶相 |
| 4.3.4 缺锂VTE 对OH-谱和光损伤阈值的影响 |
| 4.3.5 抗光折变特性的恢复 |
| 4.4 本章总结 |
| 第五章 NS Ti:Mg:Er:LiNb0_3波导放大器的制作与表征 |
| 5.1 NS Ti:Mg:Er:LiNb0_3条型波导的制作 |
| 5.1.1 局域Er 掺杂 |
| 5.1.2 Ti/Mg 预扩散 |
| 5.1.3 富锂VTE 后处理 |
| 5.2 波导性能表征 |
| 5.2.1 波导的损耗 |
| 5.2.2 波导抗光折变特性和放大特性 |
| 5.3 组分、Er/Mg 掺杂浓度以及晶相的表征 |
| 5.3.1 NS Ti:Mg:Er:LiNb0_3波导区域的组分 |
| 5.3.2 波导区域离子分布 |
| 5.3.3 波导区域的晶相 |
| 5.3.4 折射率分布模型 |
| 5.4 本章总结 |
| 第六章 NS Ti:Mg:Er:LiNb0_3波导放大特性数值分析 |
| 6.1 理论模型及数值分析方法 |
| 6.1.1 LiNb0_3晶体中Er~(3+)能级结构图 |
| 6.1.2 速率方程 |
| 6.1.3 传输方程 |
| 6.1.4 数值分析方法 |
| 6.2 关键参数的确定 |
| 6.2.1 吸收截面和发射截面 |
| 6.2.2 Er 粒子浓度分布 |
| 6.2.3 模场强度分布 |
| 6.3 泵浦功率的演化及信号光增益曲线 |
| 6.3.1 980 nm光泵浦模型计算 |
| 6.3.2 1480 nm光泵浦模型计算 |
| 6.4 本章总结 |
| 第七章 总结及展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
四、重掺镁LiNbO_3∶Fe晶体的光谱与光折变特性研究（论文参考文献）
- [1]铌酸锂的耄耋之路：历史与若干进展[J]. 高博锋,任梦昕,郑大怀,兀伟,蔡卫,孙军,孔勇发,许京军. 人工晶体学报, 2021(07)
- [2]三掺铌酸锂晶体的第一性原理研究[D]. 罗娅. 西南大学, 2021(01)
- [3]铌酸锂晶体极化工艺及坩埚下降法生长研究[D]. 闫晓东. 上海应用技术大学, 2020(02)
- [4]镁/铟与稀土掺杂铌酸锂晶体缺陷结构与上转换发光性能研究[D]. 孙婷. 哈尔滨工业大学, 2014(02)
- [5]锆铈铁三掺铌酸锂晶体生长及光全息存储性能的研究[D]. 靳丽婕. 燕山大学, 2014(01)
- [6]掺杂LiNbO3晶体光折变存储性能的研究[D]. 张春雷. 东北林业大学, 2013(06)
- [7]掺杂铌酸锂晶体紫外带边光折变性质与缺陷结构的研究[D]. 辛非非. 南开大学, 2012(06)
- [8]镁/铟/铪与钬双掺铌酸锂晶体微观结构和光学特性[D]. 代丽. 哈尔滨工业大学, 2011(05)
- [9]基于近化学计量比Mg：Fe：LiNbO3晶体的体全息相关识别技术研究[D]. 孟凡伟. 哈尔滨工业大学, 2010(05)
- [10]抗光折变局域掺杂Ti：Mg：Er：LiNbO3波导放大器的理论和实验研究[D]. 华平壤. 天津大学, 2010(07)