顺电相钽铌酸钾晶体电控衍射的电场增强效应

摘要

随着通信网络的快速发展，人们对带宽和传输速度的需求越来越大，大力发展全光网络已成为网络发展的必然趋势。其中光开关和光开关阵列为实现全光交换网络的核心器件，能够用来实现光层的路由选择、光交叉连接、波长选择以及自愈保护等功能，因此成为光通信领域研究的热点。本论文将系统研究顺电相钽铌酸钾(KTN)晶体的二次电光效应和电控衍射的电场增强效应，这项工作在优化电控全息光开关的性能方面有着重要的意义。
　　首先系统的研究了KTN晶体的基本物理性质。将从成分起伏理论出发说明KTN晶体具有微弱的弥散相变特性；从相变过程中自发极化的演变过程出发，解释晶体在居里温度附近的介电反常现象；由不同频率的介电系数说明晶体的介电系数的频率色散现象；解释了在居里温度附近[001]方向的相对介电常数明显大于[110]方向。利用光谱仪和光谱椭偏仪测量晶体样品在400 nm～900 nm范围内的透射光谱和折射率色散曲线，从晶体的掺杂占位机理的角度分析掺杂离子使晶体产生“红移”现象；从能带结构的角度出发，说明KTN晶体和其它ABO3型钙钛矿结构化合物具有相似的光学性质的原因。
　　然后系统的研究了KTN晶体的二次电光性能，首先根据坐标系旋转的理论，推导了在任意方向加电压时，在样品法线构成的坐标系中晶体的折射率椭球的变化方程。利用马赫曾德尔(Mach-Zehnder)干涉法测量晶体的电光系数分量s11和s12，利用自动扫描塞纳蒙(Senarmont)补偿法测量电光系数分量s44；研究了电光系数s11、s12和s44随温度的变化规律和升降温历程对二次电光系数s44的影响。
　　最后系统的研究了KTN晶体的电控衍射的电场增强效应。本文首先从光折变效应的物理过程出发，讨论了在无外加电场和加电场记录光栅时的光强耦合和电控衍射现象。通过比较两种情况下的光栅记录时间、电控衍射效率，说明加电场记录光栅能够实现电控衍射的电场增强效应；并解释了在两种情况下记录光栅时的能量转移现象。通过改变记录光的角度，讨论了电控衍射的电场增强效应与光栅矢量大小之间的关系，得到在比较大的光栅矢量范围内晶体具有很好的电场增强效应，因此本课题的研究将有助于优化电控全息光开关的性能。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2钽铌酸钾晶体的研究进展

1.3 本论文的主要研究内容

第2章 钽铌酸钾晶体的基本物理性质

2.1 引言

2.2钽铌酸钾晶体的预处理

2.3 钽铌酸钾晶体的介电性质Equation Chapter (Next) Section 3

2.4钽铌酸钾晶体的吸收光谱和透射光谱

2.5钽铌酸钾晶体的折射率色散

2.6 本章小结

第3章 顺电相钽铌酸钾晶体的二次电光性质

3.1 引言

3.2 不同晶向的顺电相KTN晶体的二次电光效应的理论分析

3.3电光系数测量原理及测量系统

3.4本章小结

第4章 铁锰双掺KTN晶体电控衍射的电场增强效应

4.1 引言

4.2钽铌酸钾晶体的光折变效应

4.3顺电相钽铌酸钾晶体二波耦合过程中的能量转移

4.4 钽铌酸钾晶体的电控衍射的电场增强效应

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及其它成果

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