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第1章 铌酸锂晶体的基本结构与性质 1

1.1 Li2O-Nb2O5系相图 1

1.1.1 Li2O-Nb2O5系相图概述 1

1.1.2 LiNbO3的同成分点 2

1.1.3 LiNbO3的单相区域 3

1.1.4 Li2O-Nb2O5系不同相之间的转化 4

1.2 铌酸锂的晶格结构 5

1.2.1 基本晶格结构 5

1.2.2 原胞 7

1.2.3 基本晶面 8

1.3 铌酸锂晶体的基本物理性质 10

1.3.1 物理坐标系 10

1.3.2 基本力学性质 12

1.3.3 基本热学性质 14

参考文献 16

第2章 铌酸锂晶体的生长 18

2.1 铌酸锂晶体的生长特性 18

2.2 原料的合成及熔体的准备 22

2.3 最佳生长条件的选择 24

2.4.1 影响晶体半径的因素 28

2.4 铌酸锂晶体的等径生长 28

2.4.2 铌酸锂晶体生长中热场的作用 30

2.4.3 加热器功率波动对熔体高度及晶体半径的影响 31

2.5 高温退火与单畴化 33

2.6 导模法生长铌酸锂晶体 34

2.7 大尺寸光学级铌酸锂晶体的生长 35

参考文献 37

第3章 铌酸锂晶体的缺陷结构及能谱 39

3.1 铌酸锂晶体的本征缺陷结构 39

3.2.1 掺杂离子在铌酸锂晶格中的占位 42

3.2 铌酸锂晶体的非本征缺陷结构 42

3.2.2 掺镁、掺锌铌酸锂晶体的缺陷结构 43

3.2.3 掺铟、掺钪铌酸锂晶体的缺陷结构 46

3.2.4 共掺镁铌酸锂晶体中掺杂离子的占位 47

3.2.5 氢离子在铌酸锂晶格中的占位 49

3.3 铌酸锂晶体的能级结构 50

3.3.1 基本能带 50

3.3.2 负一价氧离子 52

3.3.3 小极化子和双极化子 52

3.3.4 氧空位 54

3.4.1 名义纯铌酸锂晶体的OH-吸收谱 55

3.4 铌酸锂晶体的OH-吸收谱 55

3.4.2 高掺杂铌酸锂晶体的OH-吸收谱 57

3.4.3 共掺镁铌酸锂晶体的OH-吸收谱 58

3.4.4 低掺杂铌酸锂晶体的OH-吸收谱 59

3.5 铌酸锂晶体的拉曼光谱 60

3.5.1 基本理论 60

3.5.2 同成分铌酸锂晶体的拉曼光谱 62

3.5.3 近化学计量比铌酸锂晶体的拉曼光谱 64

3.5.4 掺杂对铌酸锂晶体拉曼光谱的影响 65

参考文献 66

第4章 铌酸锂晶体的畴结构 70

4.1 铌酸锂晶体的铁电畴 70

4.2 铌酸锂晶体的选择腐蚀 71

4.3 铌酸锂晶体的原生畴结构 76

4.4 稳态畴结构的形成 79

4.5 铌酸锂晶体的再极化机理 81

4.6 晶体生长和退火过程中温度梯度对畴的影响 87

4.7 退火对晶体近表面畴结构的影响 89

参考文献 93

5.1 电导率 94

第5章 铌酸锂晶体的电学性质 94

5.2 介电特性 99

5.2.1 热电效应 99

5.2.2 介电常数 100

5.2.3 压电效应和逆压电效应 101

5.3 铌酸锂晶体中的热扩散 103

5.4 铌酸锂晶体中的弛豫现象 106

5.5 铌酸锂晶体的热电场 108

5.6 铌酸锂的驻极体效应和弛豫极化 113

5.7 铌酸锂晶体的热电子发射 115

5.8 铌酸锂晶体的有效离子电荷和自发电矩 121

参考文献 125

第6章 铌酸锂晶体的光学和电光性质 126

6.1 一般光学性质 126

6.2 电光效应 129

6.2.1 Pockels效应 130

6.2.2 Kerr效应 130

6.3 各向异性介质的电光效应 131

6.3.1 Pockels效应和Kerr效应 131

6.3.2 排序对称性 132

6.3.3 晶体对称性 133

6.4.1 相位调制器 137

6.4 电光器件 137

6.4.2 相位延迟器 140

6.4.3 光强调制器 141

6.4.4 光学隔离器 146

6.4.5 扫描器 147

参考文献 148

第7章 铌酸锂晶体的非线性光学性质 149

7.1 非线性光学原理 149

7.1.1 光学非线性的起因 149

7.1.2 二阶非线性光学 150

7.2 各向异性介质中的非线性光学系数 153

7.3 三波相互作用的耦合波方程 156

7.4 二次谐波发生 160

7.4.1 耦合波方程 160

7.4.2 相位匹配条件 162

7.4.3 相位匹配方法 163

7.4.4 LiNbO3晶体中的二次谐波发生 167

7.4.5 在周期极化LiNbO3晶体中的准相位匹配(QPM) 169

7.5 光学参量放大与振荡 171

参考文献 172

8.1 光折变效应 173

第8章 铌酸锂晶体的光折变效应 173

8.2 光折变全息记录与光折变三维存储器 179

8.2.1 光折变体全息图的基本原理 179

8.2.2 光折变体全息存储技术的主要特点 179

8.2.3 光折变三维存储器的编码方式 180

8.2.4 光折变三维存储器的曝光技术 181

8.2.5 光折变三维存储器的固定技术 181

8.3 光折变光感应光散射 182

8.3.1 对称的各向同性扇形效应 182

8.3.2 对称的各向异性扇形效应 184

8.3.3 尺寸效应及扇形光散射的抑制方法 185

8.3.4 光爬行效应与90散射光放大 186

8.3.5 双掺铌酸锂晶体的光致光散射光强阈值效应及其应用 187

8.4 紫外光折变非线性光学效应 195

8.4.1 掺杂铌酸锂晶体的紫外光折变特性 196

8.4.2 近化学配比掺镁铌酸锂晶体 197

8.4.3 掺杂铌酸锂晶体紫外光致光散射 198

参考文献 201

第9章 铌酸锂晶体的光学均匀性 204

9.1 铌酸锂晶体光学不均匀性的特点 204

9.2 铌酸锂晶体的电致光学不均匀性 207

9.3 掺杂和热处理对铌酸锂晶体光学均匀性的影响 213

9.4 铌酸锂晶体光学均匀性的检测方法 215

9.4.1 偏振光学方法 215

9.4.2 晶体双轴性的测量 217

9.4.3 由二次谐波发生与温度的关系测定晶体的光学不均匀性 218

9.4.4 由相位匹配角的偏差检测铌酸锂晶体的光学不均匀性 220

9.4.5 正交偏光干涉法 224

参考文献 228

10.1 准相位匹配理论 229

第10章 铌酸锂晶体的畴工程 229

10.2 LiNbO3晶体的畴工程与周期极化铌酸锂(PPLN)晶体 233

10.3 PPLN晶体准相位匹配技术发展的一些突出实例 237

参考文献 239

第11章 铌酸锂晶体的掺杂工程 241

11.1 光折变掺杂 241

11.1.1 单掺杂 241

11.1.2 双掺杂 243

11.2 抗光折变掺杂 245

11.2.1 高掺镁铌酸锂晶体 245

11.2.2 高掺锌、铟、钪铌酸锂晶体 254

11.2.3 光致暗迹 258

11.2.4 双阈值效应 259

11.3 光折变与抗光折变离子双掺杂 263

11.4 钛扩散光波导 265

11.5 氢离子 269

11.5.1 氢离子的掺入 269

11.5.2 质子交换光波导 270

11.5.3 光折变光栅热固定 277

11.6 发光掺杂 279

11.6.1 掺钕 279

11.6.2 掺铒 281

参考文献 282

第12章 近化学计量比铌酸锂晶体 286

12.1 同成分晶体的优缺点 286

12.2 近化学计量比铌酸锂晶体的优异物理性能 287

12.2.1 能谱的精细化 287

12.2.2 基本物理性能的提高 290

12.2.3 光折变性能的大幅提高 292

12.3 近化学计量比铌酸锂晶体的生长 296

12.4 近化学计量比铌酸锂晶体面临的问题 299

参考文献 301