顺电相钽铌酸钾锂晶体四波混频相位共轭特性研究

摘要

顺电相钽铌酸钾锂（KLTN）晶体是近年发展起来的性能优异的新型电控光折变材料。在相变温度附近电光效应显著，是目前发现的具有最大二次电光系数的晶体，通过外加电场可以显著提升其光折变效应。目前，尚未有基于二次电光效应的顺电相KLTN晶体简并四波混频相位共轭特性的报道。因此，对顺电相KLTN晶体相位共轭特性进行研究将促进电控相位共轭器件的发展，具有重要的应用价值。
　　本文采用折射率椭球法描述了顺电相晶体中二次电光效应，讨论了顺电相晶体中的体相位光栅。由Maxwell方程出发，在泵浦光非耗尽和忽略吸收时，推导出顺电相晶体中基于二次电光效应的简并四波混频耦合波方程及其解，得到了其相位共轭反射率的表达式。并根据这个表达式，模拟了相位共轭反射率 R随泵浦光强比q、外加电场和有效电光系数的变化规律测量了KLTN晶体的基本物理性质，确定了其居里温度、透过性能及光激载流子类型。实验研究了温度、外加电场、写入光夹角等因素对顺电相KLTN晶体二波耦合衍射效率的影响。搭建了四波混频相位共轭光路，实现了电控相位共轭输出，得到了高达208％的相位共轭反射率。实验研究了相位共轭反射率随泵浦光与信号光光强比、外加电场和温度T的变化规律。介绍了光学全息的基本原理，在KLTN晶体中实现了二波耦合全息的存储和再现和相位共轭图像全息再现。由实验结果可知，KLTN晶体具有良好的全息存储与再现性能。

目录

顺电相钽铌酸钾锂晶体四波混频相位共轭特性研究

STUDY ON FOUR-WAVE MIXING PHASE CONJUGATION OF PARAELECTRIC KLTN CRYSTAL

摘 要

Abstract

目 录

绪 论

1.1 引言

1.2 钽铌酸钾锂晶体的研究进展

1.2.1 钽铌酸钾锂晶体的生长及结构研究进展

1.2.2 顺电相钽铌酸钾锂晶体光折变性能研究进展

1.3 光学相位共轭的研究进展

1.3.1 简并四波混频相位共轭研究进展

1.3.2 自泵浦相位共轭研究进展

1.3.3 互泵浦相位共轭研究进展

1.4 本文主要研究内容

第2章 基于二次电光效应的四波混频相位共轭理论

2.1 引言

2.2 顺电相晶体的二次电光效应

2.3 基于二次电光效应简并四波混频耦合波理论

2.3.1 晶体中光致折射率相位光栅

2.3.2 基于二次电光效应简并四波混频耦合波方程

2.3.3 基于二次电光效应简并四波混频相位共轭反射率

2.4 本章小结

第3章 钽铌酸钾锂晶体四波混频相位共轭实验研究

3.1 引言

3.2 顺电相钽铌酸钾锂晶体基本物理性质

3.2.1 钽铌酸钾锂晶体的制备

3.2.2 钽铌酸钾锂晶体的介电温谱

3.2.3 钽铌酸钾锂晶体的透射光谱

3.3 钽铌酸钾锂晶体二波耦合光折变相位栅的衍射效率

3.3.1 二波耦合实验光路及装置

3.3.2 实验结果及其分析

3.4 简并四波混频相位共轭特性

3.4.1 简并四波混频相位共轭的实验装置及测试方法

3.4.2 实验结果及其分析

3.4.3 实验过程中的影响因素及改进

3.5 本章小结

第4章 钽铌酸钾锂晶体的全息存储与再现

4.1 引言

4.2 全息光栅

4.3 光学全息存储与再现的基本原理

4.4 钽铌酸钾锂晶体光学全息存储与再现

4.4.1 二波耦合全息存储与再现

4.4.2 相位共轭图像全息再现

4.4.3 钽铌酸钾锂晶体全息存储与再现的优缺点

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致 谢