掺镁钽酸锂晶体的非线性光学性质研究

论文摘要

本文首先利用刀口法对固体激光器聚焦的高斯光束束腰半径进行了实验测量,以利于用Z扫描和泵浦-探测实验测量镁掺杂近化学计量比钽酸锂晶体的非线性光学性质。利用Z扫描技术,以连续脉冲激光器作为光源（功率在50kw/cm2的水平,波长532nm）,首次研究不同镁掺杂（0.5mol%,0.7mol%,1.0mol%,1.2mol%）近化学计量比钽酸锂晶体的三阶非线性光学性质,获得了晶体的三阶非线性折射系数与双光子吸收系数等重要数据,并发现掺镁1.2mol%钽酸锂的吸收是饱和吸收,与掺镁0.7mol%和1.0mol%钽酸锂晶体的吸收系数符号相反。利用泵浦（514 nm）探测（633 nm）技术测量晶体的光致双折射变化研究光折变效应,发现:在不掺杂,掺杂0.5mol%,0.7mol%的MgO的近化学计量比的钽酸锂晶体中,都产生了光致双折射变化,且光致双折射变化随掺杂浓度的增加而减少,随泵浦光的增大而增强;对掺杂1.0mol%MgO以上的晶体,当光强低于8MW/m2时,几乎探测不到光致双折射变化,当光强高于8MW/m2时,随光强的增加晶体的光致双折射变化线性增加,但当关闭泵浦光时,光致双折射变化迅速消失,说明这是晶体的热光效应所致。结果表明,近化学计量比钽酸锂掺杂MgO的抗光损伤（光折变）阈值在0.7mol%和1.0mol%之间。结合Z扫描实验和光致双折射测量实验,我们研究了近化学计量比MgO掺杂钽酸锂晶体的非线性光学性质,测量的三阶非线性光学系数以及光折变效应对掺杂的依赖关系,结果对这种材料的进一步应用提供了重要的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 非线性光学材料的重要性
• 1.1.2 钽酸锂晶体（LT）材料研究的重要性
• 1.1.3 钽酸锂晶体微观缺陷模型
• 1.1.4 近化学计量比钽酸锂晶体（SLT）
• 1.2 非线性光学效应
• 1.2.1 三阶非线性光学效应
• 1.2.2 铌酸锂晶体的三阶非线性光学效应研究
• 1.3 光折变效应
• 1.4 刀口法
• 1.5 本论文的研究内容
• 第二章 刀口法测量激光光束腰斑大小
• 2.1 简介
• 2.2 刀口法测量原理
• 2.3 90/10 刀口法测量半导体激光聚焦光斑的束腰半径
• 2.3.1 实验装置
• 2.3.2 实验数据及处理
• 2.4 实验总结
• 第三章 Z-scan 方法测量晶体三阶非线性光学系数
• 3.1 Z-scan 原理
• 3.2 只考虑非线性折射率时Z-scan 理论及计算
• 3.3 测量非线性吸收的Z-scan 理论及计算
• 3.4 掺镁钽酸锂晶体的的Z 扫描性质
• 3.4.1 Z 扫描实验装置
• 3.4.2 掺镁钽酸锂晶体的开孔Z 扫描实验分析
• 3.4.3 掺镁钽酸锂晶体的闭孔Z 扫描特性实验分析
• 3.7 实验总结
• 第四章 掺镁钽酸锂晶体的光折变效应研究
• 4.1 光折变效应及其物理机制
• 4.1.1 光折变效应
• 4.1.2 光折变效应的物理机制
• 3 晶体中的光折变效应'>4.2 掺镁LiNbO₃晶体中的光折变效应
• 4.2.1 高掺镁铌酸锂晶体
• 4.2.2 掺镁铌酸锂晶体的基本物理性质
• 4.2.3 铌酸锂晶体的抗光折变性能及其微观机制
• 4.2.4 高掺镁铌酸锂晶体应用
• 4.3 掺镁钽酸锂晶体的光致双折射的实验研究
• 4.3.1 光致双折射测量原理
• 4.3.2 掺镁钽酸锂晶体的光致双折射随时间变化
• 4.3.3 掺镁钽酸锂晶体光致双折射变化对光强和掺杂浓度的依赖
• 4.4 实验结论
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文