钕掺杂PLZT电光陶瓷光学性能及光学放大机制的研究

摘要

随着信息时代的到来,光通信的发展已经成为了推动通讯发展的一个重要因素。对于越来越多的信息传输量和日益增长的信息传输速度,提供性能更加优良的多功能通讯器件已经成了社会的需求。人们在不断的开发研究新材料来满足器件应用的发展。透明锆钛酸铅镧((Pb,La)(Zr,Ti)O3)简称PLZT陶瓷,对可见光到红外光波段的透过性好,光损耗小。它还一种是性能良好的电光陶瓷,具有的二次电光系数大,响应速度快、工作所用的驱动电压低等特点。而且PLZT透明陶瓷比单晶材料中容易掺入较高浓度的镧系稀土离子。稀土离子掺杂的PLZT电光陶瓷是一种性能很好的电光多功能器件。本课题就是对稀土掺杂PLZT陶瓷的电光性能和材料中的光放大性质进行了研究。
　　首先,对稀土掺杂PLZT陶瓷的基本性能进行了研究。了解了陶瓷的烧结工艺,分析了材料的晶格结构,对材料的表面形貌进行了表征。测定了材料在0℃～250℃范围内介电常数随温度的变化。利用椭偏仪测量了材料在不同波长下折射率的变化,并用塞尔迈耶尔方程拟合、计算得到了材料在给定波长的折射率。在常温下测量了陶瓷的电光系数,并研究了短波长光对材料的电光系数的影响。
　　其次,对材料的光谱性质进行了研究。利用紫外可见近红外分光光度计测量了材料的吸收光谱,得到了不同稀土离子掺杂PLZT陶瓷的特征吸收峰和吸收边界。用808nm二极管激光器激发,测量了钕离子掺杂PLZT陶瓷的荧光光谱。随后,针对钕离子掺杂的PLZT陶瓷的吸收光谱和荧光光谱,用J-O理论分析了光谱参数,对材料作为光放大介质的可能做出了理论分析。
　　最后,在实验上搭建系统,测量了在室温下的材料的光放大性能,测量并观察了材料的光放大现象。研究了经过短波长光的照射后,材料的光放大受短波长光照的影响而发生改变。利用PLZT能带间的陷阱俘获电子模型,对材料的光放大现象进行了一些分析。

目录

钕掺杂PLZT电光陶瓷光学性能及光学放大机制的研究

THE EXPLORATION OF OPTICAL PROPERTIES AND AMPLIFICATION MECHANISM OF Nd3+ DOPED PLZT ELECTROOPTIC CERAMICS

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外在该方向的研究现状

1.3 论文研究的目的和意义

1.4 本课题的主要研究内容

第2章 PLZT陶瓷电光特性的研究

2.1 引言

2.2 PLZT陶瓷的基本表征

2.3 电光系数的测量

2.4 本章小结

第3章 Nd3+:PLZT陶瓷吸收光谱及发射光谱特性

3.1引言

3.2 PLZT陶瓷的光谱测试

3.3 J-O理论

3.4光谱参数计算

3.5 本章小结

第4章 Nd3+:PLZT陶瓷中光放大现象的研究

4.1 引言

4.2 实验测量系统

4.3实验结果

4.4 理论分析

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢