專利名稱:富鋰高摻鎂鈮酸鋰晶體的制作方法
鈮酸鋰(LiNbO3～LN)晶體具有良好的電光性能和非線性光學(xué)性能，半波電壓比KDP(磷酸二氫鉀)小(見(jiàn)表一)，非線性光學(xué)系數(shù)比KDP大一個(gè)數(shù)量級(jí)(表二)。在激光應(yīng)用方面很廣泛，可以制作光調(diào)制器、Q開(kāi)關(guān)、光偏轉(zhuǎn)器等電光元件和光倍頻器、光參量振蕩器等非線性光學(xué)器件，在激光技術(shù)發(fā)展中有很大的實(shí)用價(jià)值。
但是，在較低功率密度激光(對(duì)4880A，＜20w/cm2)照射下(表一)，會(huì)產(chǎn)生局部光致折射率的變化(稱光折變)，限制了它的應(yīng)用。
探討消除光致折射率變化現(xiàn)象、抵抗光折變的產(chǎn)生途徑是當(dāng)前研究者在努力解決的一個(gè)問(wèn)題，其方法有兩種一個(gè)方法是利用摻雜，例如摻5%Mol MgO，可以提高晶體自身抵抗產(chǎn)生光折變的能力(表二)。
另一個(gè)方法是光折變的熱清除，即將晶體加熱到某一特定溫度(稱為退光折變溫度)以上，可以清除光折變，如果在該溫度以上使用，則不會(huì)發(fā)生光折變現(xiàn)象。我們對(duì)同成份鈮酸鋰晶體進(jìn)行測(cè)量，其退光折變溫度是140℃。
通常，鈮酸鋰晶體是以同成份配比(Li/Nb的摩爾比為48.6/51.4)，在高溫下熔融，用提拉法生長(zhǎng)而成。
我們制作成功的富鋰高摻鎂鈮酸鋰晶體的成份(按投料計(jì)算)是Li2CO3∶Nb2O5∶MgO＝0.95×0.505∶0.95×0.495∶0.05摩爾比，在高溫熔融下提拉生長(zhǎng)而成，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定它具有如下特點(diǎn)1.抗光折變能力比同成份鈮酸鋰晶體至少提高二個(gè)數(shù)量級(jí)，且優(yōu)于摻鎂(5%Mol MgO)同成份鈮酸鋰晶體(表二)。
根據(jù)我們的實(shí)測(cè)，在室溫下，用氬離子激光束在功率為5.6×104w/cm2照射下，尚未發(fā)現(xiàn)光折變現(xiàn)象產(chǎn)生。
2.用于非臨界位相匹配，實(shí)現(xiàn)激光倍頻，其位相匹配溫度達(dá)到150℃，腔外倍頻(由λ＝1.06μm轉(zhuǎn)變?yōu)棣耍?.53μm)能量轉(zhuǎn)換效率≥30%，鍍?cè)鐾改ず螅蛇_(dá)40%(表二)。
3.晶體光電導(dǎo)σPH比摻鎂同成份鈮酸鋰約高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
上述第1項(xiàng)性能，對(duì)于制作應(yīng)用于激光光學(xué)器件具有普遍意義，如Q開(kāi)關(guān)、光調(diào)制器、光偏轉(zhuǎn)器、參量振蕩器、光倍頻器等，都會(huì)因大大改善光折變的影響，而提高晶體的使用價(jià)值。第2項(xiàng)對(duì)制作光倍頻器有特殊意義。
前人，在同成份鈮酸鋰中曾實(shí)現(xiàn)非臨界位相匹配，倍頻轉(zhuǎn)換效率為16%左右，匹配溫度為23℃(表二)。
我們研制的富鋰高摻鎂鈮酸鋰晶體制作的光倍頻器件，對(duì)于1.06μm→0.53μm的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)40%，其匹配溫度達(dá)到150℃，已超過(guò)退光折變溫度，(根據(jù)我們的測(cè)量，對(duì)于同成份鈮酸鋰晶體是140℃)克服了光折變的影響。
參考文獻(xiàn)〔1〕《南開(kāi)大學(xué)學(xué)報(bào)》(自然)1980年1-2期P·59〔2〕《物理學(xué)報(bào)》1983年32卷6期P·795〔3〕《新型無(wú)機(jī)材料》1980年3期P·1〔4〕《非線性光學(xué)和材料》科學(xué)出版社，1978年
權(quán)利要求
1.一種摻鎂鈮酸鋰晶體，其特征在于它是由Li2CO3，Nb2O5MgO生成的化合物。
2.按權(quán)利要求
1所說(shuō)的一種摻鎂鈮酸鋰晶體，其特征在于Li2CO3、Nb2O5、MgO的投料配比是Li2CO3∶Nb2O5∶MgO＝0.95×0.505∶0.95×0.495∶0.05時(shí)，效果最佳。
3.一系列富鋰高摻鎂鈮酸鋰晶體制備的激光器件Q開(kāi)關(guān)、光調(diào)制器、光偏轉(zhuǎn)器、參量振蕩器、光倍頻器等，其特征在于它們的光折變閾值＞5.6×104w/cm2，倍頻轉(zhuǎn)換效率為40%，倍頻匹配溫度為150℃。
專利摘要
鈮酸鋰晶體是一種光學(xué)材料，具有良好的電光性能和非線性光學(xué)性能，在激光方面可以制作光調(diào)制器、Q開(kāi)關(guān)、光倍頻器等器件。
但是，在較低功率密度激光照射下，鈮酸鋰晶體會(huì)產(chǎn)生局部光致折射率的變化——光折變，限制了它的應(yīng)用。
本發(fā)明的特征在于通過(guò)控制投料配比的方法實(shí)現(xiàn)了富鋰高摻鎂鈮酸優(yōu)質(zhì)晶體的制備，得到了一個(gè)最佳投料比，晶體性能很好。
文檔編號(hào)C30B29/30GK87104070SQ87104070
公開(kāi)日1988年12月14日 申請(qǐng)日期1987年6月4日
發(fā)明者溫金珂, 唐燕生, 吳仲康, 王華馥 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan