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钽铌酸钾钠晶体的光学性质及二波耦合实验研究

作　者: 吕倩倩
导　师: 周忠祥
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学
关键词: 钽铌酸钾钠晶体 二次电光效应 光折变二波耦合
分类号: O734
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


目前,信息传输的高速化逐渐成为信息社会发展的关键,随着光通信的迅猛发展,全光网络离我们越来越近。光传输网正向超高速、超大容量的方向发展,这些都对光通信器件的性能提出了更高的要求。对应用器件的需求总是推动者人们对于新材料的探索。现在已经发现,顺电相钽铌酸钾锂(K1-yLiyTa1-xNbxO3,KLTN)晶体通过外加电场可以大幅度提升其光折变性能,具有衍射效率高,介电响应速度快、二次电光系数大等优点,成为目前用作电控光折变器件的最佳材料。基于钠和锂属同主族碱金属元素,我们尝试把锂元素换成钠元素,研究顺电相钽铌酸钾钠(K1-yNayTa1-xNbx,KNTN)晶体的光学以及电控光折变性质。首先,对顺电相KNTN晶体的线性光学性质进行了测定。用X射线衍射的方法,测定了晶体的结构。通过测量KNTN平板样品的电容,研究在相变过程中的介电性质,确定了其居里温度的值。利用最小偏向角法,精确地测量了顺电相KNTN晶体的折射率,并通过最小二乘法拟合,给出了KNTN晶体折射率色散的塞尔迈耶尔方程参数。根据单项塞尔迈耶尔关系,得出KNTN晶体的塞尔迈耶尔振子参数。采用紫外/可见/近红外分光光度计测量晶体的光学透过性能,确定了KNTN晶体的紫外吸收边。计算得到了顺电相KNTN晶体的禁带宽度。其次,利用折射率椭球法,结合顺电相KNTN晶体的结构,分析了加不同方向电场情况下晶体折射率的变化,利用搭建的自动扫描Mach-Zehnder干涉仪系统测量了不同温度下电光系数的变化,并根据Curie-Weiss定律对其结果进行了解释。最后,采用二波耦合的实验方法,系统地研究了顺电相KNTN晶体的二波耦合性质,给出了二波耦合增益系数及光栅衍射效率的表达式。由二波耦合能量转移的方向,确定了晶体的光激发载流子类型。测量了532nm波长下,衍射效率与入射光夹角、外加电场的关系,确定出晶体的最大衍射效率,通过拟合理论公式,计算出晶体中有效折射率变化的数值。测量了增益系数随入射光夹角、外加电压的关系。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外在该方向的研究现状  9-14
    1.2.1 钽铌酸钾锂晶体的生长研究  9-10
    1.2.2 钽铌酸钾锂晶体的结构及介电性质研究  10-11
    1.2.3 钽铌酸钾锂晶体的电控光折变性质的研究  11-12
    1.2.4 钽铌酸钾锂晶体在光互联方面的应用  12-14
  1.3 本文的研究内容  14-15
第2章 钽铌酸钾钠晶体线性光学性质的测量  15-30
  2.1 引言  15
  2.2 钽铌酸钾钠晶体样品的加工工艺  15-17
    2.2.1 钽铌酸钾钠晶体的定向  15-16
    2.2.2 钽铌酸钾钠晶体的切割  16
    2.2.3 钽铌酸钾钠晶体的抛光  16-17
    2.2.4 钽铌酸钾钠晶体的镀膜和加电极  17
  2.3 钽铌酸钾钠晶体的结构  17-18
  2.4 钽铌酸钾钠晶体的介电温谱  18-21
  2.5 钽铌酸钾钠晶体的折射率  21-27
  2.6 钽铌酸钾钠晶体的吸收光谱  27-29
  2.7 本章小结  29-30
第3章 钽铌酸钾钠晶体的电光性质  30-40
  3.1 引言  30
  3.2 顺电相钽铌酸钾钠晶体的二次电光效应  30-35
    3.2.1 二次电光效应的折射率椭球表述  31-33
    3.2.2 顺电相钽铌酸钾钠晶体的二次电光效应  33-35
  3.3 马赫-曾德尔电光系数测量系统  35-36
  3.4 实验结果与讨论  36-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章 钽铌酸钾钠晶体的二波耦合  40-57
  4.1 引言  40-41
  4.2 光折变效应的动力学过程  41-50
    4.2.1 光折变效应带输运模型  41-45
    4.2.2 光折变二波耦合特性  45-50
  4.3 钽铌酸钾钠晶体的光折变性质的实验研究  50-55
    4.3.1 二波耦合的实验光路及装置  50
    4.3.2 钽铌酸钾钠晶体的衍射效率  50-53
    4.3.3 增益系数的测量与研究  53-55
    4.3.4 光激载流子类型  55
  4.4 本章小结  55-57
结论  57-59
参考文献  59-65
致谢  65

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中图分类: > 数理科学和化学 > 晶体学 > 晶体物理 > 晶体的光学性质
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