钪锰铁掺杂铌酸锂晶体的光折变性能研究

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1、哈尔滨理T人学T学硕fj学位论文钪锰铁掺杂铌酸锂晶体的光折变性能研究摘要本文采用提拉法，在铌酸锂中掺杂SC3+、Mn3+和Fe3+离子，首次系统的生长了无宏观缺陷、光学性能好的系列Sc：Mn：Fe：LiNbO，晶体。在晶体生长过程中，选择了合适的工艺参数(温度梯度、晶体提拉速度，晶体旋转速度1，保持了平坦的固液界面，并最大程度地减小了因溶质分凝所造成的晶体成分的不均匀性。通过测试晶体的X一射线粉末衍射图、晶体的红外光谱和紫外可见吸收光谱分析掺杂离子在晶体中的占位情况。测试了晶体的光折变及抗光损伤性能，讨论了掺杂离子对晶体光折变性能影响的机理，并对晶体进行了存储实验。通过晶

2、体的X-射线粉末衍射、红外光谱和紫外可见吸收光谱结果分析，Sc：Mn：Fe：LiNbO，晶体在改变掺钪量和Li／Nb比的情况下，没有出现新相，但晶格常数有所改变，表明掺杂离子只能取代“+、NbIj4+或NbS+。锰和铁在钪未达到阈值之前占据锂位，之后占据铌位；钪离子进入晶体首先取代反位铌NbIj4+，到达阈值浓度后它将同时进入正常锂位与铌位。当掺钪量达到3m01％时，Sc：Mn：Fe：LiNbO，晶体的OH‘1红外振动吸收峰由低掺钪量的3483cm。1移到3505cm。1附近，说明SC3+的掺杂浓度为3mol％时已经达到阈值浓度。随着掺钪量的增加，Sc：Mn：Fe：LiN

3、bO，晶体紫外可见吸收光谱的基础吸收边相对发生紫移，当钪的掺杂浓度达到阈值后，它的基础吸收边又发生相对红移。采用二波耦合和光斑畸变法分别测试晶体的光折变性能和抗光损伤性能。结果表明，随着掺钪量增加，Sc：Mn：Fe：LiNbO。晶体的衍射效率和动态范围下降，而记录时间和擦除时faJ缩短，光折变灵敏度增加，晶体的抗光损伤能力提高，钪的掺杂浓度达到阈值浓度时，晶体的抗光损伤阈值提高了两个数量级。对于不同Li／Nb比Sc：Mn：Fe：LiNbO，晶体，晶体的衍射效率和动态范围下降，而记录时fnJ和擦除时问缩短，光折变灵敏度增加。本文结合掺杂离子的占位分析结论，讨沦了产：生这些实

4、验结果的机理。对晶体的全息1字储实验结果表明，(3m01％)Sc：Mn：Fe：LiNbO，晶体的读出图象质量明显高于其他晶体，发明品体的抗光损伤能力的提高町以有效降哈尔滨理T人学T学硕l：学位论文低全息存储过程中噪音，提高读出图像的质量。掺杂钪和改变晶体中Li小b比可有效改善全息存储中缺点，有利于铌酸锂晶体在全息存储方面的实际应用。关键词钪锰铁掺杂铌酸锂晶体；晶体生长；光折变性能；缺陷结构；全息存储Il哈尔滨理T人学工学硕十学位论文StudyORthePhoto·-refractivePropertiesofScandMnandFeDopedLithiumNiobateC

5、rystalAbstractSc：Mn：Fe：LiNb03crystalseriesaregrownbyCzochralskimethodatthefirsttime，andthecrystalshavenomacroscopicdefectandexhibitgoodopticalhomogeneity．Appropriateparameters(temperaturegradient，pullingspeedandrotatingspeed)arechosenduringthecrystalgrowthprocesstomaintaintheflatsolid-liq

6、uidinterfaceanddecreasethecomponentasymmetryfurthest，whichisoriginedfromthesolutesegregation．ThelocationofthedopedionsinthecrystalwasanalyzedbymeasuringX—raypowerdiffraction，infraredspectraandUltra—visiblespectra．Thephoto-refractiveandphoto—refractiveresistantpropertiesofthecrystalswereme

7、asuredandthemechanismoftheinfluenceofthedopedionswasinvestigated．Therecordingexperimentswerecarriedout，too．TheresultsofX-raypowerdiffraction，infraredspectraandUltra-visiblespectrashowedthatthereisnonewphaseappearedinthedopedLiNb03crystals．Thecrystalsholdthesamelatti