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双掺镁铒近化学计量比铌酸锂晶体微观缺陷与上转换性能

作　者: 陈刚
导　师: 李洪涛
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: LiNbO3晶体 近化学计量比 Mg/Er双掺 抗光损伤 上转换发光
分类号: O77
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


采用助熔剂提拉生长出了无宏观缺陷、光学均匀性好的单掺Er和双掺Mg/Er近化学计量比的LiNbO3(N-SLN)单晶体，研究总结出了最佳生长工艺参数。采用红外吸收光谱和紫外吸收谱研究了晶体中的微观缺陷。结果表明，双掺Mg/Er近化学计量比LiNbO3晶体的MgO掺杂阈值浓度为1mol%左右；随MgO掺杂浓度的增加，其成分偏离化学计量比程度增大，紫外吸收边先是红移，然后不断的紫移;晶体对紫外-可见光的吸收强度逐渐减小。以晶体的紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱为数据来源，采用基于室温(300K)下单轴晶体非偏振光谱的J-O理论模型，计算了J-O参数、能级跃迁强度、能级寿命、荧光分支比等光谱参数。结果显示J-O参数Ω4和Ω6随着MgO掺杂浓度的增加而减少；在MgO掺杂未达到阈值浓度时，光谱的品质因子X值随着MgO掺杂浓度的增加而增大，MgO掺杂浓度达到阈值后，X值开始随着MgO掺杂浓度的增加而减少。4S3/2能级寿命理论值随MgO掺杂浓度的增加而增大，而其实验测得值却近似为一常数(25μs),晶体中Er3+离子4S3/2能级辐射量子效率(η)随着MgO掺杂浓度的增加而减小。团位簇Er3+离子对于800nm激发的上转换550nm绿光发光是有害的；双掺Mg(0.5mol%)/Er(1mol%)近化学计量比LiNbO3晶体的上转换550nm绿光发光性能最好；在掺MgO浓度低于阈值浓度时，团位簇Er3+离子浓度随着MgO掺杂浓度的提高而稍微减少；当MgO的掺杂浓度超过域值浓度时，晶体中团位簇Er3+离子浓度骤然增多，且随着MgO掺杂浓度的增加而逐渐增大；晶体中Er3+离子4S3/2能级无辐射衰减是由团位簇Er3+离子间交叉驰豫无辐射能量转移造成的；800nm激发的Er3+离子上转换550nm绿光发光是以基态吸收(GSA)/激发态吸收(ESA)为机制的双光子上转换发光。双掺Mg/Er近化学计量比LiNbO3晶体的抗光损伤能力比相同掺杂量的同成分LiNbO3晶体高出了4个数量级；单掺Er(1mol%)的近化学计量比LiNbO3晶体的抗光损伤能力比双掺Mg(0.5mol%)/Er(1mol%)近化学计量比LiNbO3晶体的抗光损伤能力低一个数量级。

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中图分类: > 数理科学和化学 > 晶体学 > 晶体缺陷
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