透明微晶玻璃的二阶非线性光学效应研究

摘要

随着信息时代的到来，二阶非线性光学材料在高速光通讯、光信息处理以及光学存储等众多领域有着非常广阔的应用前景，而透明微晶玻璃由于具有较大的波长透过范围，高的损伤阈值，良好的化学稳定性和热稳定性，高的光子响应速度等，使之成为一种颇具应用潜力的二阶非线性光学材料。 本文采用熔融-淬冷法制备了16Li2O-2Nb2O5-80B2O3-2TiO2，62TeO2-8BaO-8TiO2-22Li2O和x1TiO2-x2BaO-xaB2O3(x1=2，4，8，12，16；x2:x3=8:9)三个体系的基础玻璃，运用DSC(差示扫描量热仪)对基础玻璃进行热分析以选择合适的热处理条件，运用XRD、SEM和透射光谱等技术研究微晶组成、形貌和微晶玻璃的透过率。采用Maker条纹法研究了不同热处理条件下，微晶玻璃的二阶非线性光学效应及其产生机理。 在16Li2O-2Nb2O5-80B2O3-2TiO2体系玻璃中，于530℃条件下分别对基础玻璃进行1h、3h、5h热处理，热处理后玻璃透过率显著降低，XRD测试结果表明获得了含LiNbO3微晶的透明微晶玻璃。Maker条纹测试结果表明，微晶玻璃具有明显的二阶非线性光学效应，这是因为玻璃中的LiNbO3微晶优先在玻璃表面生长，破坏玻璃的各向同性，诱导了二次谐波的产生。 在62TeO2-8BaO-8TiO2-22Li2O体系玻璃中，采用不同热处理温度、不同热处理时间对基础玻璃进行热处理。Maker条纹对热处理后微晶玻璃的测试结果表明微晶玻璃具有明显的二阶非线性光学效应，这是因为玻璃中的Li2TeO3微晶择优取向生长，破坏了玻璃的各向同性，诱导了二次谐波的产生。 在x1TiO2-x2BaO-x382O3体系玻璃中，对x1=2、4、8、12、16等5个不同组分的样品分别进行不同热处理条件下的析晶，结果表明x1=4、8、12组分玻璃在较低温度下620℃即可析晶，而x1=2、16组分玻璃需要在较高的热处理温度和较长的热处理时间下才能析晶。析晶后样品的XRD测试结果表明微晶玻璃中析出了β-BaB2O4和BaTi(BO3)2两种晶体。对x1=4组分样品的场发射扫描电镜测试结果表明：在热处理时间较短的条件下晶体颗粒分散在玻璃的表面，随着退火时间的延长晶体颗粒逐渐长大，620℃热处理8h析晶层的厚度约为25μm，晶体颗粒粒径约为1μm，此时二阶非线性系数达最大值15pm/V。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪 论

1.1研究背景和意义

1.2研究现状

1.3问题的提出

1.4本文的工作

第2章非线性光学的基本原理及二阶非线性光学性能的测试

2.1引言

2.2非线性极化与二次谐波系数

2.3二阶非线性光学性能的测试原理及测试仪器

第3章Li2O-Nb2O5-B2O3-TiO2透明微晶玻璃的二阶非线性光学效应研究

3.1引言

3.2实验

3.3本章小结

第4章TeO2-BaO-TiO2-Li2O透明微晶玻璃的二阶非线性光学效应研究

4.1引言

4.2实验

4.3本章小结

第5章TiO2-BaO-B2O3透明微晶玻璃的二阶非线性光学效应研究

5.1引言

5.2实验

5.3本章小结

第6章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文