NaBrO3晶体生长及光学特性研究【毕业设计】

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1、本科毕业设计（20届）NaBrO3晶体生长及光学特性研究摘　要【摘要】介绍了NaBrO3I这类各向同性旋光晶体，概述了几种光学晶体的生长方法，基于饱和水溶液降温法生长出主尺寸为29.2mm的多面体型NaBrO3晶体，并从理论和实验上分析了它的光学特性。用溴钨灯所发出的白光源对NaBrO3晶体的旋光色散特性进行了测试，并用最小二乘法得出在晶体中的旋光率随波的拟合曲线图。最后利用NaBrO3晶体各向同性和旋光色散特性设计了一种新型的光学滤波器，从理论和实验两方面对其进行了数值模拟，得到红光对绿光和绿光对红光的消光比分别为7.4dB和8.2dB，取得了良好的滤

2、波效果。【关键词】NaBrO3；晶体生长；旋光色散；滤波器。IAbstract【ABSTRACT】ApolyhedralNaBrO3crystalwithmainsizeof29.2mmhasbeenintroducedandgrownfromanaqueoussolutionbyloweringtemperatureofthesolution,itsopticalcharacterhasbeenanalyzedintheoryandexperiment.UsingBrominetungstenlamp,wetesttheopticalrotatoryd

3、ispersionofNaBrO3crystal,andgettheopticalrotatorydispersionchartbasedontheleastsquaremethod.Basedontheopticalrotatorydispersion,theisotropyofNaBrO3crystalandtheBresweterangle,anewopticalfilterisdesigned.Thefilterwasanalysedintheoryandtestedinexperimentwithtwolaserswhichwavelength

4、sare532nmand632.8nm,wefindthattheactualresultisagreedwiththeoreticalanalysis.【KEYWORDS】NaBrO3;crystalgrowth;opticalrotatorydispersion;opticalfilter.15目　录摘　要IIAbstractIII目　录IV1引言12晶体生长22.1晶体生长方法简介22.2溶液法22.3从水溶液中生长NaBrO3晶体53NaBrO3晶体旋光特性研究73.1概念和理论简介73.2实验及数据处理83.3小结94利用NaBrO3晶体制作光

5、学滤波器104.1理论与计算104.2实验测试及数据分析124.3小结135总结14参考文献15致谢16151引言NaBrO3晶体无色透明，易溶于水，比重为3.339（17.5℃），熔点为381℃，不含结晶水，宏观外形为正四面体，属于立方晶系，每个单胞含有四个分子，单胞参数为a=6.705[1]。由于NaBrO3晶体主要晶面之间的夹角都恒为70°32′，所以不需任何加工可直接代替光学玻璃用作棱镜，在光谱仪等方面得到应用[1]，而且NaBrO3晶体具有各向同性和旋光特性等性质，故而对NaBrO3晶体的生长及光学特性进行研究不仅可以为旋光机理的研究提供可靠的

6、数据参考，而且能够有助于将其用于各类光学器件中。由于生产和生活的多种需要，人们对晶体生长的研究已有数百年的历史，另外，随着当前激光技术等现代光电技术对高质量、高性能的晶体的大量需求，亟待寻求一种简单、廉价、便捷的晶体生长方式。目前已有人对从水溶液中生长NaBrO3晶体做了一些研究。EricR.C.Holcomb等在文献[2]中指出NaBrO3晶体的生长形状与溶液温度和过饱和度有关，在较低温度下，晶体容易长成四面体型，在高温下，溶液过饱和度较高时长成立方体型，较低时则变为多面体型。在文献[3]中TetsuoInoue等提到，在低过饱和度范围内，一定的乙酸杂

7、质会使得晶体从四面体形态变成立方形态的转变温度在掺杂溶液中较纯溶液中高，有些杂质也会对NaBrO3晶体生长速率产生有益的影响，如一定比例的（如3%）的Na2SO4能较大提高NaBrO3晶体的成核率[1]。目前，已知有多种旋光晶体，如NaNO3、NaClO3和石英晶体等，石英晶体由于其各向异性也就是光轴的限制，使其较之于NaNO3等各向同性晶体有明显的缺点。在研究旋光色散方面，由于NaBrO3晶体各向同性，并不需要实验去测定它的光轴，而且光波可在晶体里自由传播并不发生双折射现象。物质的旋光特性在工业应用中比较常见的技术是“量糖术”[4]，由于旋光特性与物质

8、的微观结构有着密切的关系，可以通过研究物质的旋光特性来获得物质微观结构的相关信息