四方相钽铌酸钾钠单晶电光性能的研究硕士论文

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1、硕士学位论文四方相钽铌酸钾钠单晶的电光性能研究STUDYOFELECTRO-OPTICEFFECTOFTETRAGONALKNTNCRYSTALS胡程鹏哈尔滨工业大学2012年7月国内图书分类号：O437学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文四方相钽铌酸钾钠单晶的电光性能研究硕士研究生：胡程鹏导师：周忠祥教授申请学位：理学硕士学科：光学所在单位：理学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O437U.D.C:535Dissertati

2、onfortheMasterDegreeinScienceSTUDYOFELECTRO-OPTICEFFECTOFTETRAGONALKNTNCRYSTALSCandidate：HuChengpengSupervisor：Prof.ZhouZhongxiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofscienceSpeciality：OpticsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：July,2012Degree-Conferrin

3、g-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要晶体材料具有良好透光性，而且在外加电场作用下，会产生一系列效应，比如压电效应、电光效应和光折变效应等。因此在激光电子技术中，晶体材料被广泛制备成电光偏转器和电光调制器。一般而言，具有优良电光性能的晶体材料需要几个特征：（1）折射率大，晶体均匀性好；（2）电光系数大；（3）比较容易获得尺寸大，质量高的晶体；（4）抗光损伤能力强；（5）透明的光波段较宽，透过率良好等。但是能够同时满足两个以上特征的优

4、良电光晶体很少，目前能够广泛应用的主要有KDP晶体、铌酸锂（LiNbO3）晶体和钽铌酸钾（KTN）晶体。目前，对KNTN晶体电光性能研究主要集中在二次电光效应，主要是由于难生长出高质量，大尺寸的四方相KNTN晶体，所以关于其线性电光系数的研究报道不是很多。因此本文以Ta掺杂的KNN晶体作为研究对象，系统研究晶体的生长、介电、压电和电光性能。采用顶部籽晶助溶剂法，优化温场和工艺参数，生长出了组分均匀，质量高的四方相KNTN晶体。研究了晶体生长的关键工艺和过程，分析了晶体的结构和质量状况，以及KNT-KNN固熔体

5、体系下，Ta离子和Nb离子的分凝系数。然后经过退火、定向、切割、抛光和镀电极等处理，制备出实验所需的样品。使用X射线衍射技术分析四方相KNTN晶体在室温下的结构，并研究其晶格参数随组分变化的规律。利用电桥法测量四方相KNTN平板样品的电容，研究其介电系数随温度的变化，确定其居里温度，判断组分变化和居里温度变化关系。并用修改后居里-外斯定律，确定组分和晶体弛豫性的关系。对四方相KNTN晶体进行电滞回线测量，得到最大极化强度、剩余极化强度和矫顽场。采用准静态法测量各组分四方相KNTN晶体的压电系数d33。研究在同

6、一组分，不同的极化电场条件下，以及同一极化电场，不同组分下的压电系数d33。用谐振-反谐振法测量四方相KNTN晶体的谐振频率和反谐振频率，计算出压电系数d31。用双光束干涉法测量晶体的电光系数γ31和γ33，并与其他一些常见材料对比，可以看出四方相KNTN晶体是一种优良的电光材料。关键字：顶部籽晶助溶剂法；四方相KNTN单晶；介电系数；压电系数d31；电光系数γ31和γ33-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractCrystallinematerialshavegoodlighttransmitta

7、nce,meanwhiletheywillproduceaseriesofeffectsintheappliedelectricfield,suchaspiezoelectriceffect,electro-opticeffect,andphotorefractiveeffect.Thereforecrystalmaterialiswidelypreparedelectro-opticdeflectorandelectro-opticmodulatorinthefieldoflaserelectronicte

8、chnology.Ingeneral,thecrystallinematerialwithexcellentopticalpropertiesrequiresafewfeatures,forexample:(1)largerefractiveindex,gooduniformity;(2)largeelectro-opticcoefficient;(3)relativelyeasytoobtainl