掺钒铌酸锂晶体的光折变效应研究

摘要

铌酸锂晶体由于其良好的电光性能在光折变效应的研究和应用中占据重要的地位。作为一种人工晶体，我们可以进行不同的掺杂来对铌酸锂的光折变效应进行抑制和增强，进行各种应用。Mg2+、Zn2+、In3+，Hf4，Zr4+，Sn4+是常用的抗光折变掺杂离子，特别是LiNbOs:Zr，在可见到紫外范围内的良好抗光折变性能，已经引起研究者的极大兴趣。过渡金属元素，如Cr,Cu,Fe，Ce,Mn等，通常会增强晶体的光折变效应，其中掺铁铌酸锂晶体的光折变效应最强，衍射效率高，灵敏度大，但是LiNb03:Fe也有其固有的缺点，例如响应速度慢，光散射强等。虽然研究者们进行了各种改良，但是性能仍不尽人意，因此我们有必要探索新型的光折变材料。
　　 我们采用Czochralski法成功生长出一系列铌酸锂晶体：
　　 一：掺钒铌酸锂晶体。同成分选取点-[Li]/[Nb]=48.38/51.62掺V浓度分别为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.7，1和2m01％。
　　 二：锆钒双掺铌酸锂晶体：掺Zr浓度分别为1，2和3m01%，掺V浓度0.1mol%。采用XPS和EPR谱，我们测定了钒离子在铌酸锂中是三种价态共存：3+，4+，5+。同时初步测定了V3+在铌酸锂中的所引起的吸收峰大约在420mn(2.95eV)，v4+大约在475 nm(2.61 eV).首先我们用二波耦合的方法，测试了单掺钒系列铌酸锂晶体在紫外波段(351nm)的光折变性能，发现在总写入光强583mW/cm2时，LN:Voa响应时间为0.167s，并且有较高的衍射效率，同时其有较小的吸收系数：1.7 cm-1，这些都证明其是一个优秀的紫外光折变应用材料。同时，我们还测定了LN:V系列，LN:Zr:V系列在532nm处的全息性能。